Паровые котлы, парогенераторы

Технологический процесс парообразования состоит в следующем: вода поступает в корпус котла, где, соприкасаясь с теплообменными поверхностями жаровой трубы и дымогарных труб, нагревается и испаряется. Полученный пар подается потребителю. Образующийся при выпаривании шлам удаляется путем периодической продувки котла через сливной кран.

Области применения и возможности газового парового котла очень широкие. Его применяют в пищевой промышленности небольших хлебопекарных, кондитерских, колбасных производствах (производство вареной колбасы), цехах по переработке и пастеризации молока, цехах по производству безалкогольных напитков и майонеза.

В химической промышленности паровой котел может найти применение для нагрева реагентов химических реакций. Также паровой котел применяется для стерилизации различных материалов, одежды, оборудования, лекарственных средств, получения дистиллированной воды и производства пенополистирола.

Применение паровых котлов

Небольшие паровые котлы предназначены для получения насыщенного пара с давлением до 0,07 МПа и производительностью 0.3, 0.5, 0.75, 1.0, 2.0 тонны пара в час и могут работать как непрерывно, так и периодически. Котел предназначен для работы совместно с наддувными горелками на жидком или газообразном топливе. Пар может применяться для следующих нужд.

Пар в пищевой промышленности

• пастеризация и створаживание молока;
• термообработка ёмкостей, консервов, мясных тушек домашней птицы для снятия пера и пуха;
• дефростация пищевых продуктов, использование совместно с дефрастрационными камерами;
• использование в оборудовании для рафинации масла;
• использование в бутылкомоечных машинах.

Пар в строительстве и производстве строительных материалов

• производство пенобетона, газобетона;
• пропарка ЖБ изделий в пропарочных камерах;
• пропарка тротуарной плитки, блоков;
• размораживание инертных веществ в бункерах(песок, глина и др.);
• вспенивание различных пластмассообразующих гранул.

Пар в деревообрабатывающей и бумажной промышленности

• паровая сушка древесины;
• снятие термических напряжений с фанеры и строительных плит;
• пропитка дерева специальными растворами в автоклавах (с использованием парогенераторов);
• производство гофры и бумаги.

Пар в нефтяной и газовой промышленности

• разморозка сливных желобов;
• разогрев растворов;
• отопление боксов;
• пропаривание и очистка трубопроводов и цистерн от нефтепродуктов.

Общепромышленное применение пара

• обогрев камер и помещений;
• разогрев ванн для гальваники;
• разогрев воды и вязких жидкостей.

Устройство и работа парового котла

Технологический процесс парообразования состоит в следующем: вода поступает в корпус котла, где, соприкасаясь с теплообменными поверхностями жаровой трубы и дымогарных труб, нагревается и испаряется. Полученный пар подается потребителю. Образующийся при выпаривании шлам удаляется путем периодической продувки котла через сливной кран.

Управление котлом осуществляется при помощи контрольно-измерительных приборов, датчиков и шкафа автоматического управления , смонтированных на котле.

Корпус 1 является основной частью парового котла и представляет собой объемный барабан сварной конструкции. Внутри корпуса 1 расположена жаровая труба 13, выполненная в виде полого цилиндрического корпуса, являющегося топкой. В передней и задней стенках корпуса 1 выполнены отверстия, в которые вварены дымогарные трубы 8, образующие дополнительную теплообменную поверхность.

В передней крышке 3 установлена горелка 2. В нижней части корпуса 1 (объемного барабана сварной конструкции) вварен патрубок 10 с краном для продувки котла и слива воды, а в верхней части – патрубок 7 крепления предохранительного клапана, транспортировочные кронштейны 15, кран 12 отбора пара.

Работает паровой котел следующим образом. После закачки воды в корпус 1 до верхнего рабочего уровня 4 воды электронасосом запускается горелка 2. Пламя горелки 2 поступает в топку, которая закрыта в донной части, в силу чего дымовые газы возвращаются в сторону крышки 3 передней, а затем поступают в дымогарные трубы 8. После прохождения по дымогарным трубам 8, дымовые газы собираются в задней камере 14 и направляются в дымовую трубу 9. В результате нагрева во внутренней полости корпуса 1 образуется пар.

Кран отбора пара 12 служит для отбора пара потребителем. При выпаривании воды уровень ее в паровом котле и корпусе датчика падает. При достижении водой нижнего уровня 5 включается электронасос и электроклапан подачи воды в котел. Подача осуществляется до верхнего рабочего уровня 4 воды. Тем самым поддерживается необходимый уровень воды в паровом котле.

Автоматика парового котла

Контрольно-измерительные приборы предназначены для выдачи информации оператору котла о ходе технологического процесса приготовления пара, а также для выдачи команд блоку автоматики для ведения технологического процесса в автоматизированном режиме.

К контрольно-измерительным приборам относятся: манометр избыточного давления, реле давления, рамка указателя уровня жидкости, датчик уровней. Манометр избыточного давления предназначен для контроля давления пара в котле.

Реле давления предназначено для регулирования давления пара, переводя горелку на необходимый режим работы.

Датчик уровней предназначен для контроля уровня воды при работе котла. В случае нарушения нормальной работы котла и резкого падения или подъема уровня воды электроды нижнего или верхнего аварийных уровней отключат горелку, водяной насос.

Порядок монтажа парового котла и шкафа управления

Помещение для парового котла должно удовлетворять требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых котлов с давлением пара не более 0,07 мПа (0,7 кг/см)». Монтажные работы на месте установки котла должны производиться согласно проекту котельной или установки, в которой используется паровой котел, удовлетворяющим требованиям СНиП 11-35-76 «Котельные установки», а для котлов, работающих на природном газе, дополнительно «Правил безопасности в газовом хозяйстве».

Место установки парового котла должно быть обеспечено электроэнергией, газопроводом (для газовых котлов), водопроводом и дренажной системой. Необходимо подключить к парогенератору заземляющий контур.

Необходимо подключить шкаф управления котла к сети переменного тока 380 В частотой 50 Гц изолированными проводами с медной жилой сечением не менее 1,5 кв. мм (для котлов производительностью более 1000 кг пара/ч 2,5кв.мм) проложенными в металлической трубе или металлорукаве.

Смонтировать горелку на паровой котел в соответствии с инструкцией горелки. Произвести электрическое подключение горелки к шкафу управления паровым котлом.

Произвести монтаж газопровода к горелке по схеме, представленной в инструкции по эксплуатации на горелку. Перед подсоединением парового котла к газопроводу убедиться в его чистоте, а после подсоединения проверить герметичность соединений и всей линии газопровода к паровому котлу.

Подсоединить паровой котел к ёмкости с запасом питательной воды, потребителю пара, а также к системе внутренней канализации, проверьте все соединения. В месте прохода выхлопной трубы через перекрытие помещения должна быть предусмотрена несгораемая заделка.

Подготовка парового котла к использованию

Монтаж и первый пуск котла должен осуществляться под руководством персонала сервисной организации. Проведение ремонтных работ блоков котлов в период гарантийного срока допускается только в присутствии представителя изготовителя.

При сборочно-разборочных, ремонтных и регулировочных работах необходимо пользоваться только исправными инструментами и приспособлениями, поставляемыми с паровым котлом. Электрогазосварочные работы, при подсоединении котла к коммуникациям, должны производиться с соблюдением требований «Правил
техники безопасности и производственной санитарии при электросварочных работах», «Правил пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства» и соответствующих инструкций, действующих на предприятии.

После монтажа и в случаях, предусмотренных нормативно-технической документацией, на котле должны быть произведены:

• гидравлическое испытание водяного тракта котла с целью выявления и устранения неплотностей. Гидравлическое испытание проводится водой с температурой не ниже 5 и не выше 40 °С при положительной температуре воздуха в помещении котельной, давление гидроиспытания 1,25 от рабочего контролируется двумя манометрами, один из которых должен иметь класс точности не ниже 1,5;
• водная и химическая отмывка водяного тракта. Необходимость эксплуатационных химических отмывок определяется величиной и характером отложений на вырезанных образцах труб;
• опрессовка газовоздушного тракта котла;
• гидравлическое испытание трубопроводов;
• испытания газопроводов природного газа на прочность и плотность;
• проверка правильности тепловых расширений его элементов;
• контрольные пуски парового котла с целью проверки состояния всего оборудования и оптимизации режимов его работы.

Степень готовности оборудования к началу каждой из этих операций и порядок их проведения определяются рабочими программами. Пуск котла, не оконченного монтажом, запрещается. Шкаф управления и все элементы электрооборудования парового котла должны быть надежно заземлены, при этом сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

Использование парового котла

Первый пуск парового котла в эксплуатацию должен быть осуществлен на основании письменного распоряжения администрации предприятия, где установлен котел, после приемки приемочной комиссией от монтажной (наладочной) организации. Заполнение котла должно производиться водой, прошедшей предварительную водоподготовку.

При остановах в резерв или ремонт котел должен быть законсервирован на весь период стоянки. Выбор способа консервации, разработка схемы и технологии проведения необходимых операций осуществляются Заказчиком. В зимнее время необходимо принять меры к предупреждению замерзания воды в котельных, дренажных, импульсных и других трубах.

Во время ремонтов и на работающем котле следует устранять все имеющиеся неплотности топки и газохода. Ремонт поверхностей нагрева производится путем замены поврежденных труб. Монтаж, наладка, эксплуатация, техническое обслуживание горелки должны проводиться в соответствии с её инструкцией по эксплуатации.

На работающем котле должны быть включены в работу все проектные автоматические регуляторы, защиты и блокировки, а также КИП и средства дистанционного управления. При невоспламенении или погасании горелки при её розжиге необходимо прекратить подачу топлива к горелке с закрытием запорной арматуры на трубопроводах к котлу и горелке, отключить напряжение. Кроме этого при работе на газе необходимо открыть клапан безопасности.

Повторный розжиг горелки должен производиться после устранения причин её невоспламенения или погасания. Повторная растопка котла при погасании факела в топке допускается только после вентиляции топки и газохода, проверки герметичности затвора отключающей арматуры и устранения причин погасания. Во время дежурства персонал котельной обязан следить за исправностью котла и вспомогательного оборудования и соблюдать установленный режим работы котла с контролем параметров водяного, газовоздушного трактов, параметров по природному газу, дизельному топливу.

Необходимо периодически проверять содержание кислорода, окиси углерода и окислов азота в продуктах сгорания. Их количество не должно превышать предельных значений, указанных в ГОСТе 21563-93.

Контроль качества воды должен осуществляться службой химконтроля.

Режимы пуска парового котла

При проведении пуска котла необходимо следить за:

• выходной температурой пара;
• работой горелки.

Пуск котла запрещается:

• при неисправности блокировок и защит, действующих на останов котла;
• при неисправности дистанционного управления арматурой, используемой при ликвидации аварийных ситуаций;
• при неплотностях в водяном и паровом тракте;
• при неплотностях в газопроводах или трубопроводах;
• при захламленности оборудования;
• при отсутствии рабочего и аварийного освещения площадок и лестниц;
• при отсутствии давления в пожарной магистрали.

Пуск парового котла. Интерфейс шкафа управления

• Проверьте готовность котла и всего оборудования к пуску.
• После электромонтажа котла проведите внешний осмотр аппаратуры и мест соединений. При этом необходимо проверить крепления аппаратуры, затяжку винтов и гаек, свободность хода подвижных частей пускателей.
• Проверьте исправность арматуры, вся арматура должна находиться в закрытом положении.
• Проверьте отсутствие заглушек на линиях подвода воды, отвода пара, в газоходе. Кран отбора пара откройте на 0,5 оборота.
• Проверьте исправность контрольно-измерительных приборов, предохранительных клапанов, продувочного и парового шаровых кранов, датчика уровней. Краны и вентили должны открываться без заеданий. Убедитесь осмотром в отсутствии течей и подтеков.
• Произведите подрыв предохранительного клапана.
• Проверьте исправность и надежность заземления.
• Проверьте герметичность соединения общего газопровода и газопровода горелки, для этого откройте кран подачи газа на горелке и мыльным раствором проверьте герметичность соединения.
• Включите автоматический выключатель. При этом загорится лампа «Сеть».
• Разблокировать кнопку «СТОП» При этом заработает электронасос.
• После заполнения котла водой до датчика уровня включения нагрева включается горелка, начинается нагрев воды в котле. Когда уровень воды достигнет верхнего датчика, отключится электронасос. В дальнейшем, при понижении уровня воды до нижнего датчика управления насосом, насос автоматически включится.

Аварийный останов парового котла

Котел должен быть немедленно остановлен и отключен действием защит или персоналом в случаях, предусмотренных инструкцией, и в частности в случаях:

• обнаружения неисправности предохранительного клапана;
• если давление в котле поднялось выше разрешенного на 10 % и продолжает расти;
• снижения уровня воды ниже низшего допустимого уровня;
• повышения уровня воды выше высшего допустимого уровня;
• прекращения действия питательного насоса;
• прекращения действия всех указателей уровня воды прямого действия;
• если в основных элементах котла будут обнаружены трещины, выпучины, пропуски в их сварных швах, обрыв анкерного болта или связи;
• погасания факела в топке при сжигании топлива;
• неисправности автоматики безопасности или аварийной сигнализации, включая исчезновение напряжения на этих устройствах;
• возникновения в котельной пожара, угрожающего обслуживающему персоналу или котлу.

Порядок аварийной остановки парового котла указан в инструкции. Причины аварийной остановки котла должны быть записаны в сменном журнале.

Котёл должен быть остановлен в сроки, определяемые техническим руководителем котельной, в случаях:

• обнаружения свищей в трубах поверхностей нагрева, питательных трубопроводах, а также течей и парений в арматуре, фланцевых соединениях;
• резкого ухудшения качества воды против установленных норм;
• неисправности отдельных защит или устройств дистанционного и автоматического управления, а также контрольно-измерительных приборов.

Техническое обслуживание парового котла и шкафа управления

Работа парового котла осуществляется под надзором оператора. К работе с котлом допускаются лица не моложе 18 лет, обученные работе с ним. При приемке изделия проверить комплектность поставки. Перед монтажом и наладкой котла расконсервировать все узлы и детали, подвергнутые консервации.

Порядок технического обслуживания:

• ежедневное техническое обслуживание (ЕТО);
• техническое обслуживание № 1 (ТО-1), выполняемое через 240 часов работы;
• техническое обслуживание № 2 (ТО-2), при круглогодичной работе, выполняемое через 1440 часов работы;
• сезонное техническое обслуживание (СТО), выполняемое ежегодно в конце отопительного сезона (при сезонной работе котла).

При эксплуатации шкафа управления котлом предусмотрено:

• техническое обслуживание № 1 (ТО-1);
• техническое обслуживание №2 (ТО-2).

Периодичность обслуживания шкафа управления соответствует периодичности обслуживания котла.

Щелочная промывка (кипячение) парового котла

Этот вид обработки применяется к новым котлам и выполняется специализированными фирмами. При этом удаляются отложения, состоящие из остатков масел, смазок и окислов металлов, оставшихся в результате обработки и сборки котла. Если эти элементы не удалить, они будут способствовать возникновению коррозионных явлений, связанных с наличием препятствий формированию защитного слоя на подвергаемых воздействию воды поверхностях.

Выполнение щелочной промывки:

• Заполнить котел водой до нормального уровня.
• Перед промывкой необходимо демонтировать реле давления, манометр, указатель уровня.
• Добавить в воду каустической соды или тринатрийфосфат в количестве от 0,3 до 1% от общего количества воды.
• Одновременно с этими веществами следует добавить поверхностно активные вещества в количестве от 0,05 до 0,15% от общего количества воды.
• Довести воду (при помощи горелки) до температуры 80-90°C и обеспечить ее циркуляцию в котле в течение 12-14 часов.
• Медленно слить жидкость, добавляя чистую воду и обеспечить тщательную промывку агрегата чистой водой.