Ketel tabung air: perangkat, prinsip operasi dalam energi industri

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Peralatan pemanas air boiler banyak digunakan di industri, di mana kinerja tinggi genset dihargai. Unit semacam itu terutama digunakan untuk operasi teknologi - misalnya, untuk menghasilkan uap dengan menguapkan air. Tetapi kemungkinan operasi rumah tangga tidak dikecualikan, jika perlu mengatur pasokan air panas untuk beberapa konsumen besar. Di antara desain pembangkit uap yang paling optimal, desain tabung air dapat diperhatikan. Ketel jenis ini tidak kalah dengan banyak analog dalam hal output per satuan waktu, tetapi desainnya menyebabkan banyak pembatasan operasi dalam kondisi sempit.

Unit perangkat

Desain paling umum dengan dua drum (kolektor) di dasarnya. Ini adalah tangki logam yang dihubungkan oleh pipa yang berbedadiameter. Juga komponen wajib adalah ruang bakar atau tungku yang menghasilkan energi panas. Elemen desain lainnya termasuk:

• Pipa suplai bahan bakar (biasanya cair).
• Komunikasi sirkulasi air.
• Inlet dan outlet untuk air.
• Outlet untuk mengalirkan air.
• Partisi (jika kita berbicara tentang sistem boiler tertutup dalam kasus pelindung).
• Cerobong Asap.
• Pemisah uap.

Sebagian besar elemen struktural ketel pipa air terbuat dari paduan baja tahan panas. Ada juga model besi tuang, tetapi dapat digunakan jika kondisi pengoperasian memungkinkan pemasangan unit berat. Elemen tubular dan pas juga dapat dibuat sebagian berdasarkan keramik tahan api, yang lebih praktis daripada logam. Jendela tungku dan sejumlah area lain yang memungkinkan untuk diamati terbuat dari kaca temper yang tahan panas.

Elemen struktur bantu

Secara opsional, boiler dapat menyertakan perangkat tambahan yang memperluas kemampuan dan kemudahan penggunaan peralatan. Di antara mereka, perangkat berikut dapat dicatat:

• Superheater. Dirancang untuk meningkatkan suhu uap hingga 100 °C ke atas. Dengan sendirinya, desain unit tabung air tidak bertujuan untuk membawa rezim suhu uap ke nilai tertentu. Sebagai aturan, titik target kerja justru efek penguapan. Sebaliknya, konveksisuperheater, tergantung pada modelnya, mampu membawa suhu campuran outlet hingga 500 °C, yang mungkin diperlukan dalam beberapa operasi teknologi dalam produksi.
• Dehumidifier. Juga persiapan uap yang mengeringkannya dengan menghilangkan kelembapan berlebih.
• Akumulator uap. Jika boiler pipa-air tidak dapat mengatasi beban atau, sebaliknya, mengisi ruang uap dalam volume minimal, perangkat ini akan membantu menyeimbangkan mode operasi. Akumulator mengambil atau memompa aliran uap ke dalam sistem bila diperlukan.
• Perangkat untuk pengolahan air. Air, sebagai sumber pembangkitan, juga membutuhkan penanganan yang tepat. Misalnya, sistem filter khusus mengurangi volume oksigen terlarut, menghilangkan garam dan bahan kimia yang tidak diinginkan.
• Saat ini semakin jarang dilakukan tanpa kontrol otomatis, tetapi kontrol tersebut juga dilengkapi dengan peralatan standar. Anda hanya dapat membeli satu set instrumen tambahan yang memungkinkan Anda memantau parameter tekanan, suhu, kelembapan, dll. secara komprehensif.

Prinsip operasi

Pada posisi awal, dua drum diisi dengan air - satu penuh (air), dan yang kedua (uap). Di kolektor kedua, membran pemisah disediakan di dalam, memisahkan air dari uap. Batas ini disebut cermin penguapan. Proses kerja dimulai dari saat tungku dinyalakan, yang terhubung ke penukar panas dalam bentuk sistem tubular dengan air yang bersirkulasi. Air panas masuk ke drum pertama,mempertahankan volume yang cukup.

Pada saat yang sama, proses penguapan cairan dimulai di header uap boiler pipa-air. Prinsip pengoperasian unit didasarkan pada pertukaran panas konvektif, yang dapat dilakukan dalam mode non-stop alami. Air dingin dari sistem pasokan air pusat melewati tingkat penyaringan dasar, kemudian memasuki sistem pertukaran panas dan diarahkan ke drum pemanas. Selanjutnya, tergantung pada laju penguapan, cairan secara bertahap mengisi kembali tingkat pengisian pengumpul uap. Uap, pada gilirannya, dilepaskan melalui cerobong asap, atau memasuki zona proses untuk digunakan lebih lanjut.

Perbedaan dari ketel pipa api

Perbedaan antara unit-unit ini terletak pada konfigurasi penempatan ruang bakar atau, pada prinsipnya, sumber energi panas relatif terhadap penukar panas dan tangki air. Pertama, pembangkit uap tidak diperlukan sama sekali. Ketel pipa api terutama bekerja untuk pemanasan dengan air, menyediakan fungsi sistem DHW. Kedua, dalam boiler seperti itu, tungku terletak di tengah struktur, dan wadah dengan sirkuit sirkulasi air bersifat terapan. Mereka bersentuhan dengan penukar panas di permukaan luar struktur.

Tapi ini bukan satu-satunya perbedaan antara boiler pipa-api dan pipa-air. Perbedaannya juga melalui cara mengatur proses pertukaran panas. Desain unit tabung air menyediakan economizer, yang awalnya dipanaskan dengan air dingin. Oleh karena itu, lanjutreaksi perpindahan panas lebih intens dan dengan konsumsi energi yang lebih sedikit. Di sisi lain, keuntungan dari peralatan pipa api termasuk kesederhanaan struktural dan jumlah minimum tindakan pemeliharaan selama operasi.

Perbedaan dari peralatan pipa gas

Dalam unit tabung air, penerjemah langsung energi panas adalah air panas, yang mengisi pipa sirkulasi penukar panas. Ternyata generator yang efisien dan aman yang berkontribusi pada produksi uap. Adapun boiler tabung gas, desain teknis, bahkan secara lahiriah, sebagian mungkin sesuai dengan struktur tabung air. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa pembawa energi panas akan menjadi gas buang di ruang bakar. Bagaimana hal ini mempengaruhi proses operasional? Jika prinsip pengoperasian boiler pipa-air memungkinkan konsumsi lengkap produk limbah tanpa residu sampai saat penguapan dan penggunaan uap lebih lanjut, maka boiler pipa-gas harus melepaskan media gas kerja yang sudah ada di penukar panas. sistem. Selain itu, nozel tebal disediakan untuk memastikan keamanan proses.

Varietas boiler tabung air

Fitur klasifikasi utama adalah lokasi kolektor. Secara tradisional, struktur dilengkapi dengan drum horizontal, yang terhubung dengan mudah ke sirkuit pasokan air yang bersirkulasi. Dua kolektor dipasang pada platform secara paralel, dan kotak api dengan saluran outlet dapat ditempatkan di antara mereka. Jika di ruang teknistidak ada cukup ruang, maka boiler tabung air vertikal pada substrat komunikasi khusus digunakan. Drum silinder mengalir ke atas, dan fluida kerja dengan suhu berbeda disuplai dari bawah. Steam proses dikeluarkan di bagian atas.

Kapal Ketel Tabung Air

Desain unit tersebut secara optimal cocok untuk digunakan sebagai bagian dari transportasi laut. Tetapi bahkan dalam kasus ini, modifikasi khusus boiler digunakan - radiasi. Fitur pembeda mereka adalah penggunaan energi panas radiasi, yang juga dilepaskan selama pembakaran bahan bakar (biasanya solar). Kondisi struktural wajib adalah lokasi atas nozel tungku. Fitur lain dari desain boiler pipa-air untuk kapal laut adalah kombinasi dengan pembangkit turbin uap yang menyediakan pemanasan uap menengah.

Perawatan peralatan

Infrastruktur komunikasi dengan elemen perpipaan cukup rumit untuk unit tabung air, yang mengarah ke daftar ekstensif tindakan teknis untuk diagnostik dan perbaikan. Personil pemeliharaan harus secara berkala memeriksa kondisi pipa untuk kekencangan, melakukan deteksi cacat unit fungsional dan kontrol otomatis, dan juga menjaga keandalan koneksi dengan pengencang. Perhatian khusus diberikan pada perpipaan penukar panas dan kolektor - penurunan tekanan sekecil apa pun dapat merusak struktur, yang akan menciptakan kondisi untuk depresurisasi sirkuit.

Prodesain

Keuntungan paling penting dari boiler semacam itu dalam keluarga umum unit uap adalah keamanannya. Mempertahankan keseimbangan suhu yang optimal, Anda dapat mengandalkan pengoperasian peralatan dalam jangka panjang tanpa kecelakaan dan kerusakan pada bagian kerja. Kemampuan regulasi yang luas dari cat pipa air juga dicatat, yang dikonfirmasi oleh integrasi economizer dengan katup penutup otomatis. Perangkat beroperasi tanpa partisipasi operator, berdasarkan data dari algoritma termostat yang dipasang. Ini memungkinkan untuk memprogram sistem selama beberapa hari ke depan.

Kontras desain

Prinsip pengoperasian boiler semacam itu difokuskan pada kinerja tinggi, terlepas dari kondisi penggunaan. Saat ini, nuansa tersebut semakin berperan penting dengan latar belakang optimalisasi dan rasionalisasi kapasitas produksi. Tubuh besar dan pertukaran komunikasi multi-level dari boiler pipa-air-uap membuat perlu untuk mencari solusi alternatif untuk masalah pembangkitan uap. Namun, konsep meminimalkan perangkat boiler ini tidak dikecualikan. Tetapi dalam hal ini, efisiensi tinggi akan hilang, belum lagi kemungkinan bekerja dalam mode kogenerasi dengan penyediaan paralel operasi DHW. Dengan kata lain, peralatan ini secara optimal cocok untuk industri besar yang membutuhkan uap proses dalam jumlah besar, tetapi hampir tidak berguna untuk memasok konsumen dengan permintaan energi yang ditargetkan rendah.

Kesimpulan

Perbedaan mendasar antara konsep itu sendiriboiler tabung air termasuk dalam kelas peralatan sekali pakai. Instalasi semacam itu memiliki keunggulan signifikan dibandingkan sistem otonom, yang terletak pada kemungkinan proses pembangkitan berkelanjutan. Bahkan pada kondisi operasi puncak, boiler tabung air mampu beroperasi dalam waktu lama dengan menjaga kualitas produksi uap yang sama. Hal lain adalah bahwa persyaratan keselamatan masih mengecualikan sesi operasi yang panjang dengan kekuatan tinggi. Adapun otonomi, sehubungan dengan boiler semacam itu, dinyatakan dalam penghapusan kebutuhan akan pasokan energi. Tentu saja, katup penutup akan membutuhkan setidaknya daya baterai, tetapi proses sirkulasi air dan penguapan berikutnya cukup mudah dilakukan tanpa listrik.