Rodzaje kotłów wysokociśnieniowych

Kocioł to naczynie, w którym woda jest podgrzewana pod ciśnieniem i odparowywana w parę w określonym celu. Istnieje kilka rodzajów kotłów opalanych węglem, paliwem stałym, olejem lub gazem. Kotły różnią się wielkością, od małych, przenośnych lub montowanych w sklepie, po duże piece spalające 6 ton węgla na minutę. Kotły działają przy nadciśnieniu, a wszystkie części muszą być wystarczająco mocne, aby wytrzymać ciśnienie wytwarzanej przez nie pary. Większość kotłów wysokociśnieniowych jest wykorzystywana do celów komercyjnych lub przemysłowych.

Kotły klasyfikowane są również według ich nośności, typu konstrukcji i zastosowania. Maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze lub MAWP to najwyższa wartość ciśnienia, jakie naczynie (kocioł) ma wytrzymać. To ciśnienie jest mierzone w funtach na cal kwadratowy lub „psi”, a nadciśnienie jest wyrażane jako „psig”. Narodowy Pożar Stowarzyszenie Zapobiegania i normy federalne definiują kocioł parowy typu II jako taki, który wytwarza parę o wysokim ciśnieniu między 16 a 150 psig. Kocioł parowy typu III wytwarza parę między 151 a 350 psig.

W tego typu kotle paliwo spalane jest wewnątrz paleniska, tworząc gorący gaz, który podgrzewa wodę krążącą w jego rurkach. Woda jest przekształcana w parę, która unosi się, by zostać przechwycona w bębnie parowym, skąd odciągana jest para nasycona. To ponownie wchodzi do pieca przez przegrzewacz, gdzie staje się jeszcze gorętszy. Gdy temperatura pary przegrzanej jest wyższa od temperatury wrzenia, staje się ona suchym gazem pod ciśnieniem, który służy do napędzania turbin. Większość konstrukcji kotłów wodnorurowych ma wydajność od 4500 do 120 000 kilogramów pary na godzinę. Kotły wodnorurkowe w elektrociepłowniach nazywane są również zespołami parowymi.

Kocioł Benson nazywany jest wytwornicą pary w stanie nadkrytycznym i jest często używany do wytwarzania energii elektrycznej. Działa przy tak wysokim ciśnieniu, ponad 3200 psi, że faktyczne wrzenie ustaje i nie ma separacji wody i pary. Nie ma bąbelków, ponieważ temperatura wody jest wyższa od ciśnienia krytycznego, przy którym mogą powstawać bąbelki. Para ta pracuje w turbinie wysokociśnieniowej, a następnie wchodzi do skraplacza generatora. Termin „kocioł” nie powinien być używany z tą wytwornicą pary, ponieważ wrzenie tak naprawdę nie występuje.

Ten typ kotła odparowuje wodę, a następnie podgrzewa parę w przegrzewaczu, wytwarzając parę o znacznie wyższej temperaturze. Powoduje to wyższą temperaturę spalin, chyba że używany jest „ekonomizer”. Ekonomizer podgrzewa wodę zasilającą, która przepływa przez nagrzewnicę powietrza do spalania na drodze spalin. Ta przegrzana para często zwiększa ogólną sprawność wytwarzania pary i jej wykorzystania wraz ze wzrostem temperatury wejściowej do turbin. Przegrzana para stwarza obawy o bezpieczeństwo, ponieważ jeśli jakikolwiek element systemu ulegnie awarii, a para ulotni się, wysokie ciśnienie i temperatura mogą być śmiertelne. Temperatura w obszarze pieca gazowego kotła wynosi zwykle od 2400 do 2900 stopni Fahrenheita. Niektóre z nich to grzejniki konwekcyjne, pochłaniające ciepło z gazu podobnego do płynu, podczas gdy inne są promiennikowe, pochłaniając ciepło promieniowania.