Tuliputkiuuni: Yleiskatsaus

Tulipuun kattila on sellaisen kattilan tyyppi, joka käyttää tulen kuumentamia kaasuja vesimäärän lämmittämiseen putkien sarjassa. Putkit ovat ympäröity veden kanssa tietyssä suljetussa säiliössä. Kaasujen lämpö siirtyy putkien seinien läpi lämmönjohtumisen avulla, mikä luo höyryä, jota voidaan käyttää eri tarkoituksiin.

Tulipuun kattilat ovat yksi vanhimmista ja perustavimmista kattilatyypeistä. Niitä käytettiin laajasti 1700- ja 1800-luvuilla, erityisesti höyrylokomotivissa ja muissa höyrykoneissa. Nykyään tulipuun kattileja käytetään edelleen joillekin teollisiin ja kaupallisiin sovelluksiin, kuten lämmitykseen, sähköntuotantoon ja prosessihöyryyn.

Tässä artikkelissa selitetään tulipuun kattiloiden määritelmä, tyypit, etumat ja haitat sekä sovellukset. Lisätään myös sisältöä Bingin viiden parhaan aiheeseen liittyvän sivun pohjalta ja lisätään ulkoisia linkkejä relevantteihin lähteisiin.

Mikä on tulipuun kattila?

Tulipuun kattila määritellään kattilaksi, joka koostuu suljetusta säiliöstä, joka on täynnä vettä ja jossa kulkee sarja putkia. Putket kuljettavat tulen (yleensä polttoaineena hiili, öljy tai kaasu) tuottamat kuumentuneet kaasut, jotka lämmittävät vettä ja tuottavat höyryä.

Tulipuun kattilan päätavoitekomponentit ovat:

• Polttoala: Säiliö, jossa poltetaan polttoainetta tuottamaan kuumentuneita kaasuja.

• Tuliputket: Putket, jotka kuljettavat kuumentuneet kaasut polttoalasta savukaappiin.

• Savukaappi: Säiliö, jossa kerätään kuumentuneet kaasut ja joista ne vedetään ulos savupiipeen kautta.

• Höyrykuppeli: Kattilan yläosa, jossa kerätään höyryä ja josta se jaetaan ulospäin.

• Ylivuodatuslaitte: Vapaaehtoinen laite, joka kuumentaa höyryn lisäämällä sitä kuivaaksi ja ylivuodatuksi.

• Polttoristikko: Alusta, jolla poltetaan polttoainetta.

• Vesiinlaatusilta: Putki, joka toimittaa vettä kattilaan.

• Höyryulospäin: Putki, joka toimittaa höyryä haluttuun paikkaan.

Tulipuun kattilan toiminta on yksinkertaista ja suoraviivainen. Polttoaine poltetaan polttoalassa, mikä luo kuumentuneita kaasuja, jotka kulkevat tuliputkien kautta. Kaasujen lämpö siirtyy putkien ympärillä olevaan veteen, mikä nostaa sen lämpötilan ja paineen. Höyry nousee höyrykuppeliin, josta sitä voidaan ottaa eri tarkoituksiin. Vettä täydennetään vesiinlaatusiltan kautta.

Höyryn paine ja lämpötila riippuvat kattilan koko ja suunnittelusta, sekä polttoaineen laadusta ja määrästä. Yleisesti tulipuun kattilat voivat tuottaa alhais- ja keskipaineista höyryä (jopa 17,5 bar) ja alhais- ja keskitason kapasiteettia (jopa 9 metriä tonnia tunnissa).

Yksi tulipuun kattiloiden pääpiirteistä on, että niillä on rajallinen kyky tuottaa korkeapaineista ja suuret kapasiteetit. Tämä johtuu siitä, että niissä on yksi iso säiliö, joka sisältää sekä veden että höyryn, mikä tekee niiden paineen ja lämpötilan ohjauksesta vaikeaa. Lisäksi tulipuun kattilat ovat alttiita räjähdysvaaraa, jos säiliö rikkoutuu liian suuresta painesta tai vahingoista.

Tulipuun kattiloiden tyypit

On olemassa erilaisia tulipuun kattilatyyppejä eri kriteerien perusteella, kuten:

• Polttoalan sijainti: On kaksi pääkategoriaa tulipuun kattileista polttoalan sijainnin perusteella: ulkopuolinen polttoala ja sisäinen polttoala. Ulkopuoliset polttoalakattilat sijaitsevat pääsäiliön ulkopuolella, kun taas sisäiset polttoalakattilat sijaitsevat sisäpuolella tai liittyvät siihen.

• Kattilan akselin suunta: On kaksi pääkategoriaa tulipuun kattileista niiden akselisuunnan perusteella: vaakasuora ja pystysuora. Vaakasuorat kattilat sijaitsevat maan tasolla, kun taas pystysuorat kattilat sijaitsevat kohtisuorassa maan tasoon.

• Tuliputkien määrä ja muoto: On erilaisia tulipuun kattilatyyppejä tuliputkien määrän ja muodon perusteella, kuten yksiputkiset, moniputkiset, suorat putket, kaarevat putket jne.

Joitakin yleisimpiä tulipuun kattilatyyppejä ovat:

Cochran-kattila

Cochran-kattila on pystysuoran tulipuun kattilan tyyppi, jolla on sylinterimainen kuori kuparimainen huippu. Sillä on yksi tai useampi tuliputki, jotka kulkevat sen pituudessa. Sillä on myös ulkopuolinen polttoala, joka voi olla joko hiilellä tai öljyllä poltettava.

Cochran-kattila voi tuottaa alhaispaineista höyryä (jopa 10,5 bar) ja alhaiskapasiteettia (jopa 3500 kg tunnissa). Se on kompakti kokoluokkansa ja helppo käyttää. Sitä käytetään pääasiassa pienimuotoisiin teollisiin sovelluksiin, kuten lämmitykseen, sähköntuotantoon ja prosessihöyryyn.

Cornish-kattila

Cornish-kattila on vaakasuoran tulipuun kattilan tyyppi, jolla on pitkä sylinterimainen kuori, jossa on yksi iso flue, joka sisältää tulen. Sillä on yksinkertainen suunnittelu ja alhainen ylläpito hinta. Se voi tuottaa keskipaineista höyryä (jopa 12 bar) ja keskitason kapasiteettia (jopa 6500 kg tunnissa).

Cornish-kattila kehitettiin Richard Trevithickin toimesta vuonna 1812 ja sitä käytettiin laajasti kaivostoiminnan höyrykoneissa. Se on samankaltainen kuin Lancashire-kattila, mutta sillä on vain yksi flue kahden sijaan.

Rautatiekattila

Rautatiekattila on vaakasuoran tulipuun kattilan tyyppi, jolla on sisäinen polttoala ja suuri määrä tuliputkeitä. Sillä on myös päätepäin oleva laajennus, jota kutsutaan polttoalaksi, joka sisältää polttoristikkoa ja tarjoaa lisää lämmityspinta-alaa. Sillä on myös ylivuodatuslaitte, joka lisää höyryn lämpötilan ja kuivuuden.

Rautatiekattila voi tuottaa korkeapaineista höyryä (jopa 25 bar) ja suuria kapasiteetteja (jopa 9000 kg tunnissa). Se on nopea höyrytymisessä ja reagoi nopeasti ladonmuutoksiin. Sitä käytettiin pääasiassa höyryrautateiden voimantuotannossa, kunnes ne korvattiin diesel- tai sähkömoottoreilla.

Skotlantilainen merenkulukattila

Skotlantilainen merenkulukattila on vaakasuoran tulipuun kattilan tyyppi, jolla on yksi tai useampi suuri sylinterimainen kuori, joka sisältää kaksi tai useamman polttoalan ja useita tuliputkeitä. Sillä on myös ulkopuolinen kostea takaseini, joka parantaa sen tehokkuutta ja vähentää sen painoa.