Tvaika katlu projektēšanas un drošas ekspluatācijas noteikumi

Tvaika katls ir viena no vecākajām ierīcēm siltumenerģijas pārvēršanai mehāniskā darbā, kuras darba šķidrums ir ūdens tvaiks. Tvaika katlu dizains nav mainījies simtiem gadu. Pēc definīcijas šī ir ierīce, kas paredzēta augsta potenciāla ūdens tvaiku ražošanai. Tirgus piedāvā lielu skaitu dažādu modeļu ar dažādu dizainu, ko izmanto gan ikdienā, gan rūpniecībā. Šajā rakstā mēs iepazīsimies ar tvaika katlu darbības principu, darbības noteikumiem un piemērošanas jomu.

Darbības princips un ierīce

Dažādu veidu tvaika katlu darbības pamatprincips ir nemainīgs un vienkāršs - ūdens tiek uzkarsēts slēgtā tilpumā un pārvērsts ūdens tvaikos, kas pēc tam tiek izmantots lietderīga darba veikšanai. Enerģijas avots apkurei var būt saules, zemes vai tradicionālākas gāzes, cietā kurināmā vai elektrības enerģija.

Atkarībā no mērķa saražoto tvaiku iedala divos veidos: piesātinātā un pārkarsētā. Piesātināto tvaiku raksturo aptuveni 100°C temperatūra un spiediens vienā atmosfērā. To ģenerē sadzīves katli un galvenokārt izmanto privātmāju apkures sistēmās.

Pārkarsēts tvaiks ir augsta potenciāla enerģijas avots ar temperatūru līdz 500°C un var būt zem spiediena līdz 260 atmosfērām. Pārkarsēta tvaika pielietojuma joma: rūpnieciskās iekārtas un enerģētika - turbīnu rotācija termoelektrostacijās un atomelektrostacijās. Iekārtām, kas ražo pārkarsētu tvaiku, ir raksturīga augstāka efektivitāte.

Dažādu veidu ierīces ir identiskas un atšķiras tikai nelielās detaļās. Pirmajā posmā notiek obligāta ūdens attīrīšanas no metālu sāļiem un skābekļa pārpalikuma posms. Tas ir nepieciešams, lai novērstu katla elementu mēroga veidošanos un koroziju. Rūsa un katlakmens ievērojami samazina ierīces efektivitāti un dažos gadījumos var padarīt to pilnībā neizmantojamu.

Attīrīts ūdens tiek piegādāts speciālā tvertnē, no kuras tas pa cauruļvadu nonāk kolektorā apakšējā daļā, kur atrodas apkures zona. Šeit ūdens tiek uzkarsēts līdz 100°C un veidojas ūdens tvaiki, kas patstāvīgi paceļas pa caurulēm.

Iegūtais tvaiks satur lielu daudzumu mitruma un nav piemērots lietošanai, tāpēc nākamais solis ir darba šķidruma žāvēšana. Žāvētais tvaiks nonāk tvaika līnijā paredzētajam lietojumam.

Rūpnieciskajos katlos, lai ražotu pārkarsētu tvaiku, pēdējā posmā tvaika līnijā papildus tiek uzkarsēts piesātināts tvaiks, lai paaugstinātu tā temperatūru un spiedienu līdz noteiktām robežām.

Visi tvaika katli darbojas pēc iepriekš aprakstītā principa, ierīces atšķirības ir tikai ierīces izmērā, kolektora tipā un atrašanās vietā, drošinātāju klātbūtnē, automatizācijas sarežģītībā, kā arī ekspluatācijā izmantotā degviela.

Tvaika un karstā ūdens katlu darbības noteikumi

Tvaika katls ir ierīce, kas darbojas zem spiediena un pieder augsta riska iekārtām. Nepareizi lietojot, ir iespējami termiski apdegumi no pārkarsēta tvaika un izņēmuma gadījumos visas iekārtas eksplozija.

Darbības laikā ir svarīgi stingri ievērot ražotāja noteiktos ierīču ekspluatācijas noteikumus un normatīvos dokumentus.

SVARĪGS! Uzstādīšanu un periodisko apkopi drīkst veikt tikai sertificēti speciālisti.

Galvenie neveiksmju iemesli saskaņā ar statistiku ir:

• sliktas kvalitātes ūdens attīrīšana, kas palielina elementu koroziju un ievērojami samazina tā efektivitāti;
• degvielas sadegšanas kameras periodiskas nolasīšanas trūkums;
• nepareizi automatizācijas iestatījumi.

Drošības ierīču klātbūtne un vadības automatizācija, kas ir pakļauta profesionālai uzstādīšanai un konfigurēšanai, padara mūsdienu tvaika katlus par drošām ierīcēm.

Pielietojuma veidi un apjoms

Tvaika katli pēc to pielietojuma jomas ir sadalīti divās lielās klasēs: sadzīves un rūpnieciskajos.

Sadzīves tehnika rada piesātinātus ūdens tvaikus, ko izmanto kā dzesēšanas šķidrumu apkures sistēmās. Parasti šādas sistēmas darbojas ar cieto vai šķidro kurināmo.

Rūpnieciskajos katlos tiek izmantots pārkarsēts tvaiks zem augsta spiediena, kas ievērojami palielina ierīču efektivitāti. Ogles, mazutu, gāzi vai atomu sabrukšanas enerģiju izmanto kā degvielu rūpnieciskām iekārtām.

Rūpnieciskās tiek izmantotas elektroenerģētikā, ražošanā, celtniecībā u.c. Šīs ierīces var saukt par nozares pamatu. Šeit ir tikai daži rūpniecisko lietojumu piemēri:

• betona konstrukciju tvaicēšana;
• sterilizācija un dezinfekcija pārtikas rūpniecībā;
• elektroenerģijas ražošana;
• darbgaldu un mehānismu piedziņas mehānismi.