Pravila za načrtovanje in varno delovanje parnih kotlov

Parni kotel je ena najstarejših naprav za pretvarjanje toplotne energije v mehansko delo, katere delovna tekočina je vodna para. Zasnova parnih kotlov se ni spremenila že več sto let. Po definiciji je to naprava, zasnovana za proizvodnjo vodne pare z visokim potencialom. Trg ponuja veliko število različnih modelov različnih oblik, ki se uporabljajo tako v vsakdanjem življenju kot v industriji. V tem članku se bomo seznanili z načelom delovanja, pravili delovanja in obsegom uporabe parnih kotlov.

Načelo delovanja in naprava

Osnovno načelo delovanja parnih kotlov različnih vrst je nespremenjeno in preprosto - voda se segreva v zaprti prostornini in se pretvori v vodno paro, ki se nato uporablja za opravljanje koristnega dela. Energent za ogrevanje je lahko energija sonca, zemlje ali bolj klasičen plin, trda goriva ali elektrika.

Proizvedena para je glede na namen razdeljena na dve vrsti: nasičeno in pregreto. Za nasičeno paro je značilna temperatura približno 100 °C in tlak znotraj ene atmosfere. Proizvajajo ga gospodinjski kotli in se uporablja predvsem v ogrevalnih sistemih zasebnih hiš.

Pregreta para je vir energije z visokim potencialom s temperaturami do 500 °C in je lahko pod pritiskom do 260 atmosfer. Področje uporabe pregrete pare: industrijske instalacije in energetika - vrtenje turbin v termo in jedrskih elektrarnah. Za naprave, ki proizvajajo pregreto paro, je značilna večja učinkovitost.

Različne vrste naprav so enake in se razlikujejo le v manjših podrobnostih. Na prvi stopnji pride do obvezne stopnje čiščenja vode iz kovinskih soli in presežka kisika. To je potrebno za preprečitev nastajanja vodnega kamna in korozije elementov kotla. Rja in vodni kamen bistveno zmanjšata učinkovitost naprave, v nekaterih primerih pa jo lahko naredita popolnoma neuporabno.

Prečiščena voda se dovaja v poseben rezervoar, iz katerega poteka skozi cevovod v zbiralnik v spodnjem delu, kjer se nahaja ogrevalno območje. Tu se voda segreje na 100°C in nastane vodna para, ki se samostojno dviga po ceveh.

Nastala para vsebuje veliko vlage in je neprimerna za uporabo, zato je naslednji korak sušenje delovne tekočine. Posušena para vstopi v parni vod za predvideno uporabo.

V industrijskih kotlih se za proizvodnjo pregrete pare na zadnji stopnji nasičena para dodatno segreje v parnem vodu, da se njena temperatura in tlak povečata na določene meje.

Vsi parni kotli delujejo po zgoraj opisanem principu, razlike v napravi so le v velikosti naprave, vrsti in lokaciji kolektorja, prisotnosti varovalk, kompleksnosti avtomatizacije, pa tudi vrsti gorivo, ki se uporablja za delovanje.

Pravila za delovanje parnih in toplovodnih kotlov

Parni kotel je naprava, ki deluje pod tlakom in spada med naprave z visokim tveganjem. Pri nepravilni uporabi so možne toplotne opekline zaradi pregrete pare, v izjemnih primerih pa tudi eksplozija celotne instalacije.

Med delovanjem je pomembno strogo upoštevati pravila delovanja naprav, ki jih je predpisal proizvajalec, in regulativne dokumente.

POMEMBNO! Montažo in redno vzdrževanje smejo izvajati le certificirani strokovnjaki.

Glavni razlogi za neuspeh so po statističnih podatkih:

• slaba kakovost čiščenja vode, kar vodi do povečane korozije elementov in znatno zmanjša njegovo učinkovitost;
• pomanjkanje periodičnega odčitavanja zgorevalne komore goriva;
• nepravilne nastavitve avtomatizacije.

Prisotnost varnostnih naprav in avtomatizacija krmiljenja, ob upoštevanju strokovne namestitve in konfiguracije, naredi sodobne parne kotle varne naprave.

Vrste in obseg uporabe

Parni kotli so glede na obseg uporabe razdeljeni v dva velika razreda: gospodinjski in industrijski.

Gospodinjski aparati proizvajajo nasičeno vodno paro, ki se uporablja kot hladilno sredstvo za ogrevalne sisteme. Takšni sistemi praviloma delujejo na trdno ali tekoče gorivo.

Industrijski kotli uporabljajo pregreto paro pod visokim pritiskom, kar bistveno poveča učinkovitost naprav. Kot gorivo za industrijske naprave se uporabljajo premog, kurilno olje, plin ali energija atomskega razpada.

Industrijski se uporabljajo v elektroenergetiki, predelovalnih dejavnostih, gradbeništvu itd. Te naprave lahko imenujemo osnova industrije. Tukaj je le nekaj primerov industrijskih aplikacij:

• parjenje betonskih konstrukcij;
• sterilizacija in dezinfekcija v prehrambeni industriji;
• proizvodnja električne energije;
• pogonski aktuatorji strojnih orodij in mehanizmov.