증기 보일러는 어떤 목적으로 필요합니까? 다이어그램 및 작동
증기 보일러는 오래된 발명품이지만 여전히 산업계에서 사용되고 있습니다.예를 들어, 증기 발생 장치가 전기 생산의 주요 요소 중 하나인 발전소에서. 증기 보일러는 공장 및 공장의 모든 보일러실에도 설치됩니다. 오늘날에는 더 안전하고 에너지 효율적인 온수 보일러로 대체되었기 때문에 일상 생활에서 거의 사용되지 않습니다.
증기 설비의 분류
분류가 수행되는 몇 가지 척도가 있습니다. 주요한 것은 세 가지 척도입니다.
수관
그들은 가스 파이프보다 더 빨리 물을 증기로 변환합니다. 장치의 설계 기능으로 인해 효율성이 더 높습니다. 본질적으로 내부에 많은 수의 파이프가 있는 하우징입니다. 물은 파이프를 통해 이동하고 파이프 사이에서 연료가 연소됩니다.
고온에서는 물이 증기로 변합니다. 그리고 파이프가 많기 때문에 가열 면적도 그만큼 커집니다. 그리고 보일러에 파이프가 많을수록 액체가 증기 상태로 더 강하게 전이됩니다.
수관 증기 보일러 두 개의 하위 그룹으로 나뉩니다:
- 곧바로;
- 드럼형.
첫 번째는 위에서 언급한 파이프형 구조물이다. 후자는 수평과 수직의 두 가지 위치로 시장에 출시됩니다. 그러나 이러한 유형의 장치의 작동 원리는 동일합니다.
그 디자인에는 증기를 수집할 뿐만 아니라 응축수를 분리하는 드럼도 포함되어 있습니다. 후자는 가열 영역으로 보내집니다. 즉, 물 손실이 줄어듭니다.
산업계에서는 고온의 건증기를 얻기 위해 여러 대의 드럼형 보일러를 직렬로 설치합니다. 그리고 그러한 증기는 많은 기술 공정에 필요한 최대 압력으로 압축될 수 있습니다.
이 유형의 보일러는 비휘발성 및 순환의 두 가지 위치로 구분됩니다. 순환 펌프의 유무에 따라 서로 다릅니다. 후자의 존재는 설치 효율성을 증가시킵니다. 문제는 보일러에서 물이 한 바퀴 회전하는 동안 부피의 10%가 증발한다는 것입니다. 즉, 전체 부피가 증발하려면 최소 10회전이 필요합니다.
중력 이동의 경우 시간이 많이 걸리므로 효율성이 떨어집니다. 순환 펌프는 액체를 빠르게 이동시키며, 동일한 시간 내에 더 많은 회전이 수행됩니다. 이는 전체 양의 물이 빠르게 증기로 변한다는 것을 의미합니다.
그러나 드럼형 보일러의 경우 펌프에 응축수 수위 조절 장치를 설치해야 합니다. 설치 위치: 증기 분리기. 그 임무는 형성된 응축수의 양을 제어하는 것입니다.
예를 들어, 증기가 거의 형성되지 않으면 증기 설비의 기술적 특성이 저하됩니다. 많이 형성되면 장치 내부의 압력이 저하됩니다. 결과는 급속한 끓음과 폭발입니다.
증기 분리기는 드럼과 유사한 단면이 큰 파이프입니다. 따라서 보일러의 이름입니다. 이 파이프는 증기로 포화된 물을 수집합니다. 실제로 두 가지 프로세스(액체 가열 및 기화)가 서로 별도로 발생합니다. 따라서 이러한 유형의 장비는 작동 안전성이 높습니다.
가스관
구조적으로 이것은 보일러이며 내부에는 화실 주위에 대구경 파이프가 있습니다.뜨거운 가스가 그 안으로 움직이고 그 사이에 물이 흐릅니다. 즉, 이것은 수관 유사체와 반대입니다. 가스 튜브 공장에서는 재활용 공정에 더 자주 사용되는 고온 증기를 생산합니다.
가스관 증기 보일러에는 최종 제품의 높은 압력이라는 한 가지 중요한 단점이 있습니다. 후자는 단위에서 대량으로 발견됩니다. 이는 설치의 안전성을 감소시키는 원인이 됩니다. 따라서 보일러에는 비용이 많이 들고 복잡한 보안 시스템이 장착되어 있습니다. 또한 몸체와 파이프 모두 두꺼운 강철로 만들어져 장비 비용이 증가합니다.
가스관 유형의 눈에 띄는 대표자는 기관차 보일러입니다.
두 가지 설비(수관 및 가스관) 모두 다양한 유형의 증기를 생산할 수 있습니다.
- 가득한;
- 과열된 물.
첫 번째는 +100°C의 온도에서 형성되는 매체입니다. 가열 영역으로 다시 들어가는 응축수의 형성으로 빠르게 냉각됩니다. 이러한 설비는 가정용 난방에 사용됩니다. 이 유형의 증기 보일러의 압력은 100kPa를 초과하지 않습니다.
두 번째는 +500°C의 온도에서 얻은 매체입니다. 따라서 물 현탁액과 방울이 형성되지 않습니다. 점진적인 가열로 물이 형성될 수 있지만 이를 위해 설치 설계에 분리기가 설치됩니다.
과학적, 기술적 진보는 멈추지 않습니다. 오늘날 제조업체는 효율성과 안전성 측면에서 가스 파이프 설치와 다르지 않은 수관 설치를 제공합니다. 첫째, 단열재로 피복되어 있습니다. 둘째, 내부에는 열에너지 반사판 역할을 하는 적외선 소재가 늘어서 있습니다.
그리고 수관 장치는 드럼형 장치보다 몇 배 더 저렴하고 작동이 간단하기 때문에 오늘날 인기와 수요가 급격히 증가했습니다.
장치 부품을 만드는 최신 강철 합금으로 인해 효율성도 향상됩니다. 서로 반대편에 위치한 두 개의 토치를 사용하는 새로운 가열 기술도 도입되었습니다. 이 기술을 "다가오는 횃불"이라고 합니다.
이들의 도움으로 가열 온도는 1800-1900°C에 도달합니다. 일반적으로 1200°C를 초과하지 않습니다. 따라서 이러한 설치의 효율성은 최소 90%입니다.
가정용 보일러
오늘날 이 단위에 대한 관심이 매우 높습니다. 하지만 또한 요구 사항 그들에게 상당한:
- 소형화;
- 그 아래에 기초를 붓지 않도록 가벼운 무게;
- 높은 안전율;
- 자격이 없는 직원이 서비스를 제공할 가능성;
- 최소 시작 및 가열 시간.
오늘날 제조업체는 클래식 소용돌이 재킷이라고도 알려진 코일이라는 두 가지 유형의 가정용 설치를 제공합니다.
첫 번째는 나선형으로 감겨진 하나의 파이프입니다. 물이 그것을 따라 움직여 증기로 변합니다. 장비의 증기 용량이 작습니다. 그러나 이 경우 가정용 보일러는 낮은 잠재력의 증기를 생산해야 하기 때문에 이것이 가장 중요한 역할을 하지 않습니다.
작업 효율도 낮지만 나선형을 자주 배치하면 이를 수정할 수 있습니다. 그러나 이러한 보일러는 토치를 켠 후 3분이라는 가열 시간 기록을 보유하고 있습니다.
두 번째는 완전히 독특한 증기 보일러 디자인입니다. 두 개의 껍질로 이루어진 몸체로, 그 사이에 물이 통과합니다. 내부에는 화실이 있으며 연소시 토치가 나선형으로 비틀어 열 전달이 증가합니다. 파이프가 없습니다.
다른 이익:
- 수직 배열로 인해 컴팩트성이 향상됩니다.
- 드럼과 같은 효율성;
- 가열 시간 – 5분.
세 가지 단점:
- 장비가 비싸다.
- 디자인이 복잡하네요;
- 에너지에 대한 완전한 의존 - 장치가 작동하지 않는 송풍기는 전기 공급이 필요합니다.
보일러 증기 플랜트의 기술 적용
증기 보일러가 지속적으로 사용되는 여러 산업이 있습니다.
- 첫 번째 산업은 화력공학이다. 증기는 자동차 산업과 같은 대규모 작업장을 가열하는 데 사용됩니다. 증기는 물을 필요한 온도로 가열한 다음 펌프를 통해 난방 본선을 따라 다층 건물 및 기타 물체로 공급됩니다.
- 두 번째 산업은 에너지다. 여기서 증기는 전류를 생산하는 터빈을 회전시키는 데 사용됩니다.
- 세 번째 산업은 건축자재 생산이다. 예를 들어, 콘크리트 제품은 증기로 건조됩니다.
많은 산업 분야에서 증기 보일러는 기술의 필수적인 부분입니다. 여기에는 소독, 식품 건조, 요리 가공, 보존 등이 포함됩니다.
가스 폐기물 처리에는 증기 플랜트의 사용도 포함됩니다. 이 과정에서 그들은 냉각기 역할을 합니다. 이러한 보일러는 예를 들어 고온 용광로에서 나오는 가스로부터 열 에너지를 사용합니다.
작동 원리 및 디자인
그들의 주요 목적은 물의 물리적 상태를 변경하는 것, 즉 필요한 매개 변수를 사용하여 물을 액체에서 기체로 옮기는 것입니다. 프로세스는 다음과 같습니다.
- 보일러는 중력이나 펌프를 사용하여 물로 채워집니다.
- 난방 시스템이 켜집니다.
- 증기 형성이 시작됩니다.
- 액체 레벨이 점차 감소하여 최소 레벨에 도달합니다.
- 레벨 센서가 반응하여 펌프를 켭니다.
- 물이 파이프를 채운다.
증기 보일러는 순환 원리에 따라 작동한다고 말할 수 있습니다.
구조
증기 보일러는 주 장치와 보조 장치, 부품과 자동화로 구성됩니다.
철강 제품의 주요 요구 사항은 내열 합금으로 만들어지는 것입니다. 이것이 보일러 장비의 최대 안전 작동 수준을 달성할 수 있는 유일한 방법입니다.
보안 시스템이 중요한 역할을 합니다. 이는 온도 및 압력 센서 뿐만이 아닙니다. 이 시스템에는 기계적 안전이 포함됩니다. 여기에는 체크 밸브, 전기 밸브 및 기타 차단 밸브가 포함됩니다. 이러한 이중 보호는 특히 전자 장치에 오류가 발생한 경우 최대의 안전성을 보장합니다. 이때 기계공이 모든 기능을 맡는다.
수처리 시스템에는 특별한 요구 사항이 있습니다. 물은 특정 기준을 충족해야 합니다. 이러한 표준은 직접 흐름 장치와 드럼 장치에 따라 다릅니다. 후자의 경우 액체는 완전히 깨끗하고 거의 증류되어야 합니다. 결국 그러한 장치에서는 어디에서도 사라지지 않습니다. 즉, 보일러를 한 번 채우면 수년 동안 작동합니다.
물이 불순물로 인해 딱딱해지면 모든 것이 파이프 잠시 후 침전물과 녹으로 막히게 됩니다. 직경이 감소하고 열전도율이 감소하여 효율성이 감소합니다. 증기는 필요한 만큼(온도, 습도) 같지 않습니다.
복잡한 설계와 낮은 안전성에도 불구하고 증기 보일러는 여전히 수요가 많습니다. 특히 선박, 발전소 기술, 높은 냉각수 온도가 요구되는 공장에서는 더욱 그렇습니다. 따라서 제조업체는 작동 안전성을 높이고 장비 비용과 유지 관리의 복잡성을 줄이기 위해 모든 노력을 다하고 있습니다.
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증기 보일러는 어떻게 작동합니까?
증기 보일러 - 설계 및 유지 관리, 세부 개요.
정보 출처:
- https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
- https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
- https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov
