Kocioł

Kocioł, zwany także generatorem pary, urządzenie przeznaczone do przekształcania cieczy w parę. W konwencjonalnej elektrowni parowej, kocioł składa się z paleniska, w którym paliwo jest spalane, powierzchni do przekazywania ciepła z produktów spalania do wody oraz przestrzeni, w której może tworzyć się i gromadzić para. Kocioł konwencjonalny posiada palenisko, w którym spalane jest paliwo kopalne lub, w niektórych instalacjach, paliwo odpadowe. Reaktor jądrowy może również służyć jako źródło ciepła do wytwarzania pary pod ciśnieniem.

Kotły zostały zbudowane już w I wieku przez Heroda z Aleksandrii, ale były używane tylko jako zabawki. Dopiero w XVII wieku zaczęto poważnie zastanawiać się nad możliwościami wykorzystania energii parowej do praktycznej pracy. Pierwszy kocioł z zaworem bezpieczeństwa został zaprojektowany przez Denisa Papina z Francji w 1679 roku; kotły były produkowane i używane w Anglii na przełomie XVIII i XIX wieku. Wczesne kotły były wykonane z kutego żelaza; w miarę uświadamiania sobie zalet wysokiego ciśnienia i temperatury, producenci zaczęli stosować stal. Nowoczesne kotły są wykonane ze stali stopowej, aby wytrzymać wysokie ciśnienie i ekstremalnie wysokie temperatury.

Większość konwencjonalnych kotłów parowych jest sklasyfikowana jako kotły płomieniówkowe lub wodnorurkowe. W typie płomieniówkowym, woda otacza stalowe rury, przez które przepływają gorące gazy z pieca. Wytworzona para zbiera się ponad poziomem wody w cylindrycznie ukształtowanym bębnie. Zawór bezpieczeństwa jest ustawiony tak, aby umożliwić ulatnianie się pary przy ciśnieniu powyżej normalnego ciśnienia roboczego; urządzenie to jest konieczne we wszystkich kotłach, ponieważ ciągłe dodawanie ciepła do wody w zamkniętym naczyniu bez możliwości ulatniania się pary powoduje wzrost ciśnienia i ostatecznie eksplozję kotła. Kotły płomienicowo-płomieniówkowe mają tę zaletę, że są łatwe w montażu i obsłudze. Znajdują one szerokie zastosowanie w małych instalacjach do ogrzewania budynków i zasilania procesów produkcyjnych. Kotły płomienicowo-rurowe są również stosowane w parowozach.

W kotle wodnorurkowym woda znajduje się wewnątrz rur, a gorące gazy paleniskowe krążą na zewnątrz rur. Kiedy na początku XX wieku opracowano turbogenerator parowy, nowoczesne kotły wodnorurkowe powstały w odpowiedzi na zapotrzebowanie na duże ilości pary przy ciśnieniach i temperaturach znacznie przekraczających te, które są możliwe do uzyskania w kotłach płomienicowo-rurowych. Rury znajdują się na zewnątrz bębna parowego, który nie posiada powierzchni grzewczej i jest znacznie mniejszy niż w kotle płomienicowo-rurowym. Z tego powodu, bęben kotła wodnorurkowego jest w stanie lepiej wytrzymać wyższe ciśnienia i temperatury. Na statkach i w fabrykach stosuje się kotły wodnorurkowe o różnych wielkościach i konstrukcjach. Kocioł ekspresowy jest zaprojektowany z małymi rurami wodnymi do szybkiego wytwarzania pary. Kocioł płomieniówkowy może nie wymagać bębna parowego, ponieważ rury pracują w tak wysokich temperaturach, że woda zasilająca zamienia się w parę i przegrzewa przed opuszczeniem rur. Największe jednostki znajdują się w centralnych elektrowniach zakładów użyteczności publicznej. Jednostki o znacznych rozmiarach są stosowane w stalowniach, papierniach, rafineriach ropy naftowej, zakładach chemicznych i innych dużych zakładach produkcyjnych.

Zdobądź subskrypcję Britannica Premium i uzyskaj dostęp do ekskluzywnych treści. Subskrybuj teraz

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.