(+7 812) 448-50-78
paz3.png

История парогенераторов

Начало эры парогенераторов

parogenerator severina

Первый в истории промышленный парогенератор появился в конце 17 века. Английский механик Томас Севери (Savery Thomas, 1650 – 1715 гг.) предложил использовать горячий пар для упрощения процесса различных производств, для чего, само собой, разумеется, потребовался надежный и перспективный источник этого самого пара. В те годы в Европе, стремительными темпами развивалась металлургическая и горнодобывающая отрасль, поэтому Томасом был разработан камерный нагнетательно-всасывающий насос для откачки воды из шахт, который приводился в движение парогенератором. Это устройство обрело достаточно широкое практическое применение, и позднее эволюционировало в современные промышленные парогенераторы для выработки водяного пара с давлением выше атмосферного.

Искушенный в теплотехнике читатель может возразить, что парогенераторы или, говоря иначе - паровые котлы, человечество использовало задолго до изобретения Севери, хоть их целесообразность и эффективность в те времена и подвергалась большим сомнениям. Однако поскольку именно Томас Севери в небольшом городке Шилстон, близ Модбери (Девоншир) в 1698 году первым «привел» эти агрегаты на промышленные предприятия, после чего началось их бурное развитие, его парогенератор принято считать «первым промышленным». К слову сказать, насос с парогенератором Северив 1707 году был выписан из Англии Петром I и смонтирован в Летнем саду Петербурга для подачи воды в фонтаны. (Конфедератов И. Я., История теплоэнергетики, М. — Л., 1954 г.).

Эолипил Герона

eolipil heron

Существуют не совсем достоверные данные о том, что попытка использовать горячий пар для практических нужд в «крупных» масштабах была предпринята еще в 1 веке нашей эры, примерно между 10-70 годами. Тогда античный ученый Герон Александрийский (Hero Alexandrinus, 10–70 гг.), автор множества научных трудов, живший в Египте и преподававший в Александрийском музее, собрал агрегат, «сердцем» которого был парогенератор в виде обыкновенного котла с водой и плотно запаянной крышкой, подогреваемый снизу горящими поленьями дров. В крышку в свою очередь были впаяны две пароподающие трубки, на которых крепился свободно вращающийся на шарнирах полый шар с двумя Г-образными патрубками-соплами. Пар, вырывавшийся из сопел, раскручивал шар до 3500 оборотов в минуту! Герон предполагал с помощью своего изобретения, названного «Эолипил», что в переводе с греческого означает «шар бога ветров Эола», «автоматизировать» открывание-закрывание дверей в храмах, но всерьез его не приняли.

Парогенератор Леонардо

Спустя полтора тысячелетия, к созданию парогенератора для одного своих изобретений обратился великий Леонардо да Винчи (Leonardo di ser Piero da Vinci, 1452–1519 гг.). Для своей «паровой пушки», которая по идее должна была стрелять чугунными ядрами, выталкиваемыми из ствола силой пара, Леонардо собрал прообраз парового котла. Выглядел он как бронзовая труба, запаянная с обоих концов, с одной стороны которой было запечатываемое отверстие для залива воды, а с другой, запаянная трубка с диаметром, равным внутреннему диаметру ствола пушки. Разогревался данный парогенератор традиционно – дровами. Суть работы его была в том, что трубка, подведенная к пушке, запаивалась более тонким слоем меди, за счет чего, при повышении давления в парогенераторе ее «выбивало» и освободившийся пар вырывался наружу «вынося» ядро из ствола пушки на то или иное расстояние. Изобретение оказалось «неуправляемым» и не было «принято на вооружение» современниками, а Леонардо и не настаивал, у него и без паровой пушки было много идей.

Парогенератор Ньюкмена

После того, как «машина для подъема воды с помощью движущей силы огня (пара)» - так именовался аппарат Томаса Севери в заключении бюро, выдавшего ему патент на изобретение, обрел успех, промышленные парогенераторы вступили в период своего расцвета и многообразия. Промышленники поняли, что сила ветрового или водяного привода мизерно мала, по сравнению с силой пара. Для его выработки придумывались десятки парогенераторов, мощность которых возрастала с каждым десятилетием. В контексте сказанного необходимо отметить, что сферы применения горячего пара ширились еще быстрее, чем изобретались новые источники пара. В 1712 году торговец скобяными изделиями Пол Ньюкмен, решив «сделать деньги» на откачке воды из шахт, усовершенствовал парогенератор Томаса Севери, а точнее, увеличил его до невероятных размеров.

Парогенератор Ньюкменвыглядел, как огромная перевернутая чаша, в центр которой была вставлена труба высотой с пятиэтажный дом. Чаша была топкой, в нижней части «трубы» кипела вода, а в верхней был установлен поршень, который периодически выталкивала очередная порция пара. Поршень приводил в движение насос. Проблема этого парогенератора была в том, что он был очень «прожорлив» - пятьдесят лошадей едва успевали подвозить ему уголь, который почти беспрерывно забрасывал кочегар в топку. Однако высокая мощность парогенератора Ньюкмена позволила другим изобретателям, усовершенствовав его, реализовать парогенераторы в десятках отраслях промышленности. В 1768 году Джеймс Ватт использовал пар для создания паровой машины, а в 1784 году провел в свою контору трубы с горячим паром, впервые в истории человечества применив его для отопления.

Сто лет спустя в России…

Во второй половине XIX века промышленные парогенераторы сформировались во вполне определенные устройства, называемые паровыми котлами или паровиками, которые имели общие конструктивные особенности. «Энциклопедический словарь Брокгауза и Эфрона» (Россия, Санкт-Петербург, 1890 г.) описывал их примерно следующим образом. Паровые котлы или паровики — это герметично закрытые приборы для производства пара из воды или иной жидкости с давлением выше атмосферного, под действием горящего топлива. Жар от горения топлива передается воде для обращения ее в пар.

Простейший тип парогенератора- есть паровой котел в виде железной трубы, диаметром в 0,9—1,5 метров, длиной в 20 и более метров, закрытой на концах железными крышками. Труба и крышки состоят из железных листов толщиной в 7—10 мм и более, склепанных между собой. Для увеличения поверхности нагрева, к цилиндру котла присоединяются один или два добавочных цилиндра меньшего диаметра. Топливо сжигается на чугунной колосниковой решетке под котлом в топке. Открытый огонь, а главным образом горячие газы, которые проходят по дымовой трубе, опоясывающей цилиндры, нагревают воду. Для управления огнем, топка оснащена заслонкой или задвижкой. Парообразование осуществляется в главном котле, а в дополнительных цилиндрах вода лишь подогревается до температуры ниже, чем температура кипения.

Изготовляться они (парогенераторы) должны из не пропускающего пар и выдерживающего его давление, плотного и прочного материала. Предпочтительнее всего для изготовления парогенераторов использовать листовое железо, сталь или красную медь. Чугун, по причине его ненадежности нежелателен. Убыль пара должна возмещаться вновь образующимся в котле паром, иначе давление в котле парогенератора станет весьма быстро понижаться. В связи с этим, размеры котла и топки должны быть хорошо согласованы. Питательная вода подводится по специальной трубке. В котлах фабричных или заводских в 60 лошадиных сил (промышленных парогенераторах) должно производиться 900 кг весового количества пара в час.

… и в Англии

parogenerator lancashire

В Англии придумали увеличивать поверхность нагрева котлов парогенератора иным способом. Для этого внутри цилиндрического котла монтировали одну или две трубы, которые назывались жаровыми, топочными или пламенными. Так их называли потому, что каждая туба по сути являлась внутренней топкой, разогревавшей воду изнутри. Парогенераторы с одной внутренней топкой называли корнвалийскими или корнуэльскими (Cornish boiler), a с двумя жаровыми трубами - ланкаширскими (Lancashire boiler). Оба типа парогенераторов приобрели большую популярность в Европе и постепенновытеснили российские парогенераторына территории нашей страны. Единственным минусом таких конструкций было то, что топочные трубы внутри котла парогенератора часто сплющивались под давлением пара, ведь оно не регулировалось выпускными клапанами, но из-за эффективности их использовали очень долго. В будущем, эти внутренние топки будут заменены на ТЭНы и прочие современные нагревательные элементы.

Парогенераторы Шухова

Особых слов заслуживают парогенераторы Владимира Григорьевича Шухова, того самого, который спроектировал знаменитую телевизионную башню на Шаболовке, по сути, реально «соединившие» агрегаты прошлого с современными устройствами. Одним из его значимых изобретений в области теплотехники был парогенератор, который мог работать на жидком топливе. В 1880 г. В. Г. Шухов впервые в мире применил для нагрева воды в котле парогенератора факельное сжигание жидкого топлива с помощью изобретенной им же форсунки. Она кстати, позволяла сжигать даже ничего не стоящий мазут, который в то время относился к отходам переработки нефти. Более того, в патенте, полученном В.Г. Шуховым в 1896 г., отмечалась оригинальная конструкция трубчатых батарей в виде «рубашки» для топки, состоящей из заполненных водой циркуляционных трубок. Эта технология «дожила» до наших дней, получив название «экранирование» и сегодня в несколько измененном виде применяется в конструкциях некоторых типовпарогенераторов..

Интересная информация от партнёров и просто полезные ресурсы: