Τύποι γεννητριών ατμού

Η έλευση του γεννήτρια ατμού, ή λέβητας, μεταμόρφωσε την καθημερινή ζωή πολύ πριν από τις ηλεκτρονικές καινοτομίες, και αναμφισβήτητα είχε μεγαλύτερη συνολικό αντίκτυπο από τις πιο πρόσφατες καινοτομίες όπως το ηλεκτρονικό εμπόριο, τα κοινωνικά μέσα και τα ασύρματα τεχνολογία. Είναι δύσκολο να εκτιμήσουμε τώρα πόσο μεγάλο ήταν ένα παιχνίδι αλλαγής παιχνιδιού για να μπορεί να φτάσει από τόπο σε τόπο χωρίς προσωπική ή ζωική (π.χ. άμαξα).

Στο πρόσωπό του, η παραγωγή ατμού σκόπιμα μοιάζει με παράξενη επιλογή. Κοιτάζοντας τον κόσμο με τον τρόπο που ένα μικρό παιδί μπορεί, ο ατμός φαίνεται να είναι κάτι περισσότερο από ένα υποχρεωτικό υδατώδες απόβλητο προϊόν διαφόρων διεργασιών που περιλαμβάνουν παραγωγή θερμότητας, από το μαγείρεμα ενός κουτιού ζυμαρικών έως τη θέρμανση των διαδρόμων του α Κτίριο.

Ο καλύτερος τρόπος για να συσχετίσετε το μυαλό σας με την αξία του σωστά αξιοποιημένου ατμού είναι να φανταστείτε τι συμβαίνει όταν κάτι που έχει διογκωμένο ατμό από αυτό είναι ξαφνικά καλύπτεται ή εμποδίζεται με άλλο τρόπο να εκπέμψει αυτόν τον ατμό - για παράδειγμα, σφίγγοντας ένα καπάκι σφιχτά κάτω σε μια κατσαρόλα με βραστό νερό για ακόμη ένα δευτερόλεπτο πριν απελευθερώνοντάς το.

Ο ατμός είναι υδρατμός, ή γενικότερα, η αέρια μορφή του μορίου. Το νερό αποτελείται από άτομα υδρογόνου και οξυγόνου και έχει μοριακό τύπο Η₂Ο. Όπως και άλλο θέμα με ένα συγκεκριμένο σημείο βρασμού, το νερό μπορεί να εισέλθει στην αέρια φάση όταν φτάσει σε αυτήν τη θερμοκρασία (για νερό, 100 C ή βαθμούς Κελσίου (212 F, ή βαθμούς Φαρενάιτ) και παίρνει μια μικρή ώθηση ενέργειας, ώστε να μπορεί να ξεπεράσει τη θερμότητα της εξάτμισης, ένα είδος διοδίων που πρέπει να πληρώσει η ύλη για να αλλάξει μεταξύ των καταστάσεων (στερεό, υγρό ή αέριο).

Σήμερα, ο πιο ζωτικός ρόλος του ατμού είναι στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Όμως, στα τέλη του 1600, ανακαλύφθηκε ότι ήταν πιο εύκολο να αφαιρέσετε τα λύματα από τα ορυχεία όταν συμπυκνώθηκε. Στη διαδικασία, ανακαλύφθηκε ότι η διαδικασία συμπύκνωσης νερού δημιουργεί ένα κενό (αρνητική πίεση σε σχέση με ό, τι βρίσκεται έξω από την περιοχή της δραστηριότητας συμπύκνωσης). Αυτό το εύρημα ενσωματώθηκε τελικά σε σύγχρονες ατμομηχανές και γεννήτριες.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι σταθμών παραγωγής ατμού, με την οργάνωση και άλλες συγκεκριμένες λεπτομέρειες για κάθε ένα ανάλογα με τον τελικό σκοπό της ισχύος που παράγεται με ατμό. Σε κάθε περίπτωση, ο ατμός δεν είναι ο στόχος, αλλά ένα μέσο για ένα τέλος παραγωγής ενέργειας.

Αντί απλώς να απελευθερώνεται ατμός στο ύπαιθρο, με οποιαδήποτε πίεση οι τοπικές διαφορές γρήγορα εξαλείφονται λόγω μια απεριόριστη παροχή αέρα, παγιδεύεται σε κάποιο είδος χώρου και η ανυψωμένη αντοχή του εξαπολύεται από τον ανθρώπινο εξοπλισμό εξοπλισμός.

Στις εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας, ο ατμός δημιουργείται από την καύση καυσίμου σε περιβάλλον υψηλής πίεσης - δηλαδή λέβητα. Αυτό φαίνεται κυρίως στα εργοστάσια με καύση άνθρακα, αν και στις αρχές του 21ου αιώνα αυτά είχαν τεθεί υπό έλεγχο βαριά φωτιά τόσο για τα άμεσα ρυπογόνα αποτελέσματά τους όσο και για τη συμβολή τους στο ανθρωπογενές κλίμα αλλαγή. Ο ατμός χρησιμοποιείται επίσης σε πυρηνικούς σταθμούς καθώς και σε ηλιακούς θερμοηλεκτρικούς σταθμούς.

Παρόλο που η σύνθεση και η κατασκευή των λεβήτων μπορεί να ποικίλλει, τα βασικά συστατικά τους είναι σε μεγάλο βαθμό τα ίδια και περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Firebox: Αυτός ο θάλαμος είναι όπου συμβαίνει η καύση και στεγάζει τους καυστήρες και διάφορες ρυθμιστικές συσκευές.
• Καυστήρες: Αυτά εγχέουν ένα μείγμα αέρα και καυσίμου (συνήθως άνθρακα, μαζούτ ή φυσικού αερίου) στο σύστημα διανομής για τη βελτιστοποίηση του μίγματος για καύση.
• Τύμπανα: Αυτά περιλαμβάνουν ένα κάτω τύμπανο λάσπης για τη συλλογή κυρίως στερεών αποβλήτων και ένα άνω τύμπανο ατμού για τη συλλογή του ατμού για τοποθέτηση στο σύστημα διανομής.
• Economizer: Αυτή η συσκευή βελτιστοποιεί τη λειτουργική απόδοση με προθέρμανση του νερού τροφοδοσίας σε μια δεδομένη θερμοκρασία προτού μπορέσει να εισέλθει στο σώμα του συστήματος λέβητα.
• Σύστημα διανομής ατμού: Αυτό το δίκτυο βαλβίδων, σωλήνων και συνδέσεων προσαρμόζεται για τα επίπεδα πίεσης του ατμού που μεταφέρεται μέσω του συστήματος. Ο ατμός αφήνει το λέβητα με αρκετή πίεση για να τροφοδοτήσει οποιαδήποτε διαδικασία είναι κατάντη (π.χ. παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω στροβίλου).
• Σύστημα τροφοδοσίας: Αυτό το κρίσιμο στοιχείο ενός λέβητα διασφαλίζει ότι η ποσότητα νερού που εισέρχεται στο σύστημα ισορροπεί από την έξοδο από το σύστημα. Αυτό πρέπει να υπολογίζεται σε βάρος και όχι σε όγκο, καθώς μέρος του νερού είναι ατμός και μερικά είναι υγρό.

Firetube. Χρησιμοποιούνται συχνότερα σε διαδικασίες που χρειάζονται οπουδήποτε από 15 έως 2.200 ίππους (1 hp = 746 watt ή W). Αυτός ο τύπος λέβητα είναι κυλινδρικός, με τη φλόγα στην κοιλότητα του κλιβάνου και τα ίδια τα αέρια καύσης να διατηρούνται μέσα σε μια σειρά σωλήνων. Αυτά διατίθενται σε δύο βασικά σχέδια: στεγνό και βρεγμένο πίσω

Watertube. Σε αυτήν τη διάταξη, οι σωλήνες περιέχουν ατμό, νερό ή και τα δύο, ενώ τα προϊόντα καύσης περνούν γύρω από το εξωτερικό των σωλήνων. Αυτά έχουν συχνά πολλά σετ τυμπάνων και επειδή χρησιμοποιούν σχετικά λίγο νερό, αυτοί οι λέβητες προσφέρουν ασυνήθιστα γρήγορες δυνατότητες ατμού.

Εμπορικός. Αυτά συνήθως περιλαμβάνουν συνδυασμούς σχεδίων υδατοσωλήνων, firetube και ηλεκτρικής αντίστασης. Είναι δημοφιλείς σε μεγάλα κτίρια που απαιτούν κυρίως σταθερή θερμοκρασία, όπως σχολεία και βιβλιοθήκες, γραφείο και κυβερνητικά κτίρια, αεροδρόμια, συγκροτήματα διαμερισμάτων, νοσοκομεία κολλεγίων και άλλων ερευνητικών εργαστηρίων και ούτω καθεξής επί.

Συμπυκνωτικός. Οι λέβητες συμπύκνωσης μπορούν να φθάσουν σε επίπεδα θερμικής απόδοσης έως 98 τοις εκατό, σε σύγκριση με το 70 έως 80 τοις εκατό που επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τυπικά σχέδια λέβητα. Τα τυπικά επίπεδα απόδοσης φτάνουν περίπου το 90 τοις εκατό όταν η θερμοκρασία του νερού επιστροφής είναι στα 110 F ή χαμηλότερη και αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας επιστροφής του νερού στη συνέχεια.

Ευέλικτος σωλήνας νερού (flextube). Αυτή η κατασκευή είναι ιδιαίτερα ανθεκτική στο "θερμικό σοκ", καθιστώντας το μια φυσική επιλογή για θέρμανση. Οι εύκαμπτοι λέβητες υδατοσωλήνων διατίθενται σε ένα ευρύ φάσμα εισόδων καυσίμου και είναι κατάλληλοι για εφαρμογές χαμηλής πίεσης χρησιμοποιώντας ατμό ή ζεστό νερό. (Όχι όλοι οι "λέβητες" βράζουν πραγματικά το νερό!) Αυτά είναι επίσης αρκετά εύκολο στη συντήρηση, με εύκολη πρόσβαση στα εξωτερικά τους μέρη εργασίας.

Ηλεκτρικός. Αυτοί οι λέβητες είναι γνωστά χαμηλού αντίκτυπου: καθαροί, αθόρυβοι, εύκολο στην εγκατάσταση και μικρές σε σχέση με τη χρησιμότητά τους. Επειδή τίποτα δεν καίγεται στην πραγματικότητα (δηλαδή δεν υπάρχει φλόγα για να ανησυχείτε), οι ηλεκτρικοί λέβητες είναι υπέροχοι απλοί. Δεν υπάρχουν καύσιμα ή εξοπλισμός χειρισμού καυσίμων στο μείγμα, και ως εκ τούτου δεν υπάρχει εξάτμιση και καμία ανάγκη για σχετικούς σωλήνες και θύρες. Επιπλέον, αυτά έχουν θερμαντικά στοιχεία που μπορούν εύκολα να αντικατασταθούν.

Γεννήτρια ατμού ανάκτησης θερμότητας (HRSG). Πρόκειται για έναν καινοτόμο "εναλλάκτη θερμότητας" ανάκτησης ενέργειας που ανακτά τη θερμότητα από ένα ρεύμα θερμού αερίου που περνά. Αυτά δημιουργούν ατμό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να οδηγήσει μια συγκεκριμένη διαδικασία ή να χρησιμοποιηθεί για να οδηγήσει έναν ατμοστρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρομαγνήτη. Οι HRSG βασίζονται σε τρία βασικά συστατικά - έναν εξατμιστή, έναν υπερθερμαντήρα και έναν εξοικονομητή.

Οι πυρηνικοί σταθμοί χρησιμοποιούν ενέργεια όχι από την καύση καυσίμου αλλά από τον μηχανικό διαχωρισμό των πιο μικρών συστατικών του. Αυτός είναι ένας πολύ ήπιος τρόπος περιγραφής πυρηνική διάσπαση, στα οποία άτομα (στην περίπτωση αυτή, εκείνα που ανήκουν στο στοιχείο ουράνιο) χωρίζονται σε μικρότερα άτομα, απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας.

Η ενέργεια που εκλύεται με σχάση συλλαμβάνεται και χρησιμοποιείται για τη θέρμανση και το βρασμό του νερού και ο ατμός που προκύπτει χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ενός στροβίλου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.