Общее описание парогенераторов

Что такое промышленный парогенератор?

Что такое парогенератор

Парогенератор - это специальный аппарат, который предназначен для производства водяного пара с давлением выше атмосферного. Как правило, выработка водяного пара в аппарате происходит за счет нагрева рабочей среды (например, воды), электрическими нагревательными элементами (электродами, ТЭНами, ВЧ излучением и пр.), хотя существуют и другие типы аналогичных устройств. В их числе можно назвать парогенераторы, в которых пар получают за счёт тепла сжигаемого топлива: газа, мазута, дизельного и комбинированного топлива, а так же узкоспециальные аппараты, служащие для получения вторичного пара, поступающего в турбину атомных электростанций. Поскольку атомные станции в наши дни входит в число общедоступных производств и не является объектом частного бизнеса, то в данной статье останавливаться на сверхсложных "атомных" парогенераторах для них мы не будем, а остальные рассмотрим самым подробным образом.

Несколько слов в пользу парогенераторов разных типов

Самыми удобными и эффективными на сегодняшний день для различных видов производств считаются промышленные парогенераторы с электронагревателями – компактные, достаточно мощные и производительные. Относительно небольшой объем воды, необходимый для работы среднестатистического электрического парогенератора, позволяет сократить до минимальных значений время ее нагрева и практически полностью исключить потери энергии при остановке аппарата. Вместе с тем, при больших колебаниях в паропотреблении, выгоднее использовать корпусные парогенераторы на жидком или газообразном топливе с большим водным объемом. Но самое главное их преимущество заключается в том, что топливные генераторы автономны и способны работать не только в промышленных помещениях, но и в условиях улицы, где нет энергосети.

Устройство парогенераторов

Конструктивно промышленный парогенератор достаточно сложен, поскольку состоит из целого ряда механических и электронных компонентов, деталей и устройств. Вместе с тем, существует большое разнообразие парогенераторов от разных производителей и для разных задач, каждый из которых конструктивно отличен от другого, но основные части в них примерно одинаковы. Принципиальными составными частями прямоточного (когда вода подается из магистрали) парогенератора являются: каркас, котел (внутренняя часть), электронное оборудование. Парогенераторы, которые предназначены для использования вне пределов досягаемости магистральных водопроводов, дополнительно оснащаются специальным электронасосом для подачи воды.

Каркас парогенератора является основой, на которой размещены все основные функциональные модули. Котел электрическогопарогенератора – это резервуар для воды, в верхней части которого присутствует отделенное пространство защищенное крышкой, крепящейся к фланцу, в котором находятся электрические соединения электродов или ТЭНов. Сами нагревательные элементы расположены внутри котла. Котел устанавливается на опорных ножках. В газовых и жидкотопливных парогенераторах, основой конструкции является стальной свитый кольцами парообразующий змеевик, который находится внутри топочного пространства котла установленного на опорных ногах. Стенки котла изнутри изолированы утеплителем. В топке находится горелка (для газа) или форсунка (для жидкого топлива). Вода в змеевик поступает из специального бака, куда периодически закачивается насосом.

В зависимости от конструкции и назначения, промышленный парогенератор может быть оснащен следующим измерительным оборудованием: датчики уровня жидкости и давления, релейные и автоматические выключатели, различные вентили, амперметры, сигнальные лампы и многое другое. Схема парогенератора может предусматривать наличие предохранительного клапана, который открывается при выходе из строя реле давления. Все вышеперечисленное необходимо для нормального функционирования и контроля над работой парогенератора, в тех или иных условиях.

Принцип работы

Электрические парогенераторы

Вода из магистрального водопровода через вентиль подается в котел парогенератора, наполняя его до тех пор пока уровень воды не покроет определенную часть установленных в котле электронагревательных приборов – электродов или ТЭНов. После этого через воду начинает проходить ток (если нагрев осуществляется электродами) или вода нагревается ТЭНами. Это вызывает закипание и превращение соприкасаемой с нагревателями воды в пар. За уровнем воды в парогенераторе следят датчики наверху и внизу котла. При достижении водой высокого уровня, подача воды прекращается - после сигнала верхнего датчика закрывается впускной клапан. В процессе испарения уровень воды падает, а когда достигает минимально допустимого уровня, срабатывает нижний датчик, клапан открывается, и вода вновь начинает поступать в котел. Получаемый влажный пар отводится из парогенератора через специальный отвод с вентилем.

Газовые и жидкотопливные парогенераторы

В парогенераторах работающих на газе или жидком топливе (мазут, дизельное топливо и т.д.), для нагрева воды используется одна или несколько горелок или форсунок, расположенных в камере сгорания. Стенки камеры сгорания образованы кольцами змеевика, однако существуют конструкции, когда змеевик может быть расположен и в верхней части парогенератора, а горелка или форсунка внизу, хотя принцип нагрева воды и получения пара у них один и тот же. При прохождении воды по спиральной трубе змеевика, она нагревается горелкой и превращается в пар. Если потребителю необходим сухой пар, то, на его выходе из змеевика устанавливают дополнительно сепаратор, где происходит отделение от пара остатков влаги. Таким образом, сухой пар из сепаратора поступает в эксплуатацию, а вода проходит через конденсатоотводчик назад, в бак для питательной воды. Если уровень влажности пара не критичен для потребителя, то он идет напрямую из змеевика в эксплуатацию.

Общие принципы работы парогенераторов

Давление пара внутри котла парогенераторов контролируется при помощи реле давления. Например, если электрическийпромышленный парогенератор по своим параметрам допускает максимальное давление пара 3,3 кг/см2, то при достижении этого значения, реле давления размыкает электрическую цепь и нагревательные элементы котла отключаются от сети. В этот момент нагрев прекращается, но вода продолжает превращаться в пар неостывшими электродами. Как только давление пара внутри котла начинает падать, реле давления вновь «включает» электроды, и нагрев воды продолжается. В топливных парогенераторахрегулированием давления пара и объемом воды занимаются так называемые прессостаты (для агрегатов с несколькими горелками) или регуляторы мощности (для одинарных горелок). Эти устройства повышают или понижают мощность насоса в соответствии с реальным расходом пара. Визуальное слежение за давлением пара в котле осуществляется через наружный манометр.

Разновидности парогенераторов

Электрические

Главным различием устройств данного «семейства» является способ превращения электрической энергии в тепловую энергию, т.е. в пар. а) Самый распространенный способ – это получение пара с помощью ТЭНов различной мощности. Они просты конструктивно, недороги в производстве, удобны в эксплуатации, и их легко заменить при необходимости. б) Парогенераторы электродного типа основываются на электропроводности воды. Суть работы таких парогенераторовзаключается в том, что на электроды, погруженные в воду, подается напряжение, за счет чего через воду начинает проходить электрический ток. Поскольку вода является хорошим проводником, то при прохождении через нее тока начинает выделяться Джоулево тепло, под воздействием которого вода превращается в пар.в) Еще один способ нагрева воды в парогенераторе подразумевает использование ВЧ излучения, или так называемый индукционный нагрев, по принципу действия схожий с работой микроволновой печи. Однако, поскольку ВЧ излучение требует особых мер изоляции излучения от окружающих, этот метод в промышленных парогенераторах применяется очень редко.

Газовые и жидкотопливные парогенераторы

Промышленные парогенераторы прямого сгорания работают на газе, дизельном топливе, мазуте и т.д. Парообразователь такогопарогенератора состоит из одной непрерывной спиралеобразной трубы (змеевика), скрученной таким образом, что представляет собой камеру сгорания, внутри которой находится нагревательный элемент – горелка или форсунка. Автономность парогенераторовэтого типа позволяет устанавливать их внутри компактных контейнерных котельных.

Существуют парогенераторы закрытого и открытого типа. В первом случае, парогенератор предназначен для выработки пара в закрытых системах, предполагающих возврат конденсата обратно в парогенератор для повторного превращения в пар. Во втором случае, парогенератор используют в открытых системах, где конденсат в парогенератор не возвращается.

Где используются

Главным образом промышленный парогенератор можно увидеть на тех производствах, где пар принимает непосредственное участие в технологическом процессе. В частности, парогенератор необходим для таких процессов как: формование, тиснение, сушка или увлажнение, приготовление пищи, уборка и обезжиривание, стерилизация, вулканизация, отопление и т.д. Из перечисленного становится очевидным, что парогенераторы жизненно необходимы в очень большом диапазоне человеческой деятельности, включая почти все отрасли промышленности и коммунальную сферу. В пищевой отрасли парогенератор незаменим при варке колбасных изделий и размораживании мяса, для термообработки консервов и их вакуумной укупорке, для расстойки теста, производства сгущенного молока, многих видов кондитерских, кисломолочных изделий и т.п.

В строительстве промышленный парогенератор применяют для пропаривания бетона, удаления снега и льда с конструкций и арматуры в зимний период. В сельском хозяйстве для запаривания кормов для животных, удаления пуха и пера с забитой птицы, приготовления субстрата для выращивания грибов. В табачной промышленности парогенераторы необходимы для поддержания нужного уровня влажности в производственных помещениях, в деревообрабатывающей промышленности – для сушки пиломатериалов, в легкой – для придания формы швейным трикотажным изделиям в процессе глажки. Медики используют пар для стерилизации инструментов, а виноделы для переработки винограда и фруктов. И это только сотая часть, где парогенератор можно и нужно использовать, дабы добиться максимального успеха в бизнесе.