Konstrukční typy
Díky následujícím požadavkům na parní kotle vznikly různé konstrukční typy:
- instalace
- provoz
- tlak páry a parní výkon
- nízkoemisní hořáky
- vysoká účinnost
3 tahový kotel
3 tahový kotel se skládá ze tří ležících tahů, které jsou zabudovány do velkého válcovitého tlakového tělesa a jsou uzavřeny dvěma rovnými dny. Všechny tahy přitom leží ve vodním prostoru, který zabírá přibližně 75 % plochy. Nad ním se nachází parní prostor. Tyto kotle se nazývají žárotrubné kotle (kotle s velkým vodním prostorem), neboť v kotli je k dispozici velký vodní objem.
3 tahový žárotrubný kotel (kotel s velkým vodním prostorem)
|
|
Hořák |
|
Druhý tah (tah 2) |
|
Připojení spalinových cest do komína |
||
|
|
Plamenec (tah 1) |
|
Přední obratová komora |
||||
|
|
Vnitřní obratová komora |
|
Třetí tah (tah 3) |
V tahu 1, plamenci, dochází ke spalování. Zde je také již dobrá polovina tepla přenášena převážně vyzařováním tepla na stěny plamence. Na konci plamence je spalování ukončeno a spaliny jsou ve vnitřní vodou chlazené obratové komoře přesměrovány do 2. tahu.
V trubkovém poli 2. tahu je pak přenášeno přibližně 35 % tepelného výkonu. Poté vstupují spaliny o teplotě ~ 400 °C do přední, vně ležící, obratové komory, kde probíhá přesměrování do tahu 3.
Po 3. tahu mají plyny dle teploty média ve vodním prostoru kotle běžně ještě teplotu 200 ... 280 °C.
Tento tepelný potenciál může být následně ještě dále využíván v integrovaném ekonomizéru, takže je na spalinovém hrdle dosahováno teploty 90 ... 140 °C.
Jednoplamencové kotle přitom dosahují parního výkonu až 28 000 kg/h.
Pro větší výkony jsou k dispozici dvouplamencové kotle. Zde jsou dva paralelně uspořádané plamence s odděleným druhým a třetím tahem ve vodním prostoru. Tak mohou být vyráběny kotle s parním výkonem až 55 000 kg/h. Díky neomezenému jednoplamencovému provozu se zvyšuje jistota provozu při výpadku. Regulační rozsah celého kotle je pak dvojnásobný.
Kotel s vnitřní obratovou spalovací komorou
Kotel s vnitřní obratovou spalovací komorou
|
|
Hořák |
|
|
Vnitřní obratová komora |
|
|
Přední obratová komora |
|
|
Připojení spalinového systému pro ekonomizér |
Kotel s vnitřní obratovou spalovací komorou byl vyvinut jako parní kotel pro malé výkony 175 ... 3 200 kg/h. Plamenec je přitom uspořádán centrálně a směr proudění spalin se na konci plamence obrací tak, že spaliny uvnitř plamence opět proudí směrem dopředu. Proto také označení kotel s vnitřní obratovou spalovací komorou. V přední obratové komoře jsou spaliny pak vedeny do trubkového pole nacházejícího se okolo plamence. Tento konstrukční typ se vyznačuje velmi kompaktní konstrukcí. Jako palivo je možné použít olej nebo plyn.
Kotel s využitím odpadního tepla
Zvláštní konstrukční typy pro využívání odpadního tepla k výrobě páry jsou takzvané 4 tahové kotle nebo čistě spalinové kotle. U 4 tahového kotle se část 3. tahu používá jako zvláštní tah k potrubí horkých spalin a dodává až 15 % přiváděné energie. U čistě spalinového kotle se jedná o zařízení kompletně bez hořáku. Kotel svoji energii odebírá plně z horkých spalin (např. z kogenerací nebo plynových turbín).
Rychlovyvíječe páry
Rychlovyvíječ páry patří z důvodu své konstrukce k vodotrubním kotlům, jejichž tlakový systém se skládá z jednoho nebo více trubkových hadů. Voda přitom proudí trubkovými hady a je z vnějšku ohřívána spalinami. Rychlovyvíječe páry pracují na principu nuceného průtoku tak, že se voda kompletně vypaří v jednom průtoku. Ve vodním prostoru je naakumulováno pouze málo energie. Proto mohou být tyto kotle během několika minut spuštěny ze studeného startu až na plný výkon a jsou proto označovány jako rychlovyvíječe páry. Hořáky na olej nebo plyn se společně s ventilátory starají o ohřev, přičemž výkonu hořáku odpovídá množství protlačované vody.
|
Žárotrubné kotle |
Rychlovyvíječe páry |
|
|
Vodní obsah |
Velký vodní obsah |
Malý vodní obsah |
|
Doba nahřívání |
Delší |
Studený start během několika málo minut |
|
Chování při výkyvech výkonu |
Tlumení výkyvů ve výkonu spotřebičů Možné silné krátkodobé přetížení při nasazení parních zásobníků |
Vysoké kolísání tlaku již při malé změně výkonu na spotřebiči |
|
Mokrost páry |
Suchá pára |
Nezbytná sušička páry |
|
Povolení instalace a povinný dohled1) |
Většinou podléhá povolovací povinnosti a povinnému dohledu |
Ve velmi malém rozsahu výkonu částečně zjednodušené podmínky pro instalaci a dohled |
|
Pořizovací náklady |
Trochu vyšší |
Nižší |
|
Personál obsluhy1) |
kvalifikovaná obsluha kotlů1) |
Nezbytný školený personál obsluhy1) |
|
Maximální parní výkon |
≤ 55 000 kg/h na kotel |
≤ 2 000 kg/h na kotel |
|
Účinnost |
94 ... 105 % nejlépe vhodný k nepřetržitému provozu |
< 90 % vhodný pouze k rychlým a krátkodobým dodávkám páry |
|
Roční stupeň využití |
≤ 95 % |
často < 75 % |
|
Náklady na údržbu |
nižší |
vyšší |
|
Životnost |
robustní, malé opotřebení, proto dlouhá životnost |
nízká |
1) Vztahuje se k Německu