Tvaika katli ir neaizstājami vairākos tehnoloģiskos procesos. To galvenais mērķis ir radīt piesātinātu un pārkarsētu tvaiku, ko var ražot divos dažādos veidos.
Tvaika katli visplašāk tiek izmantoti kā viens no tehnoloģiskā cikla elementiem elektroenerģijas ražošanai termoelektrostacijās. Tvaiks no šiem katliem nonāk tvaika turbīnas asmeņos, virzot to un ģeneratoru. Arī piesātināts tvaiks ir pieprasīts vairākos metālu un ķīmisko izejvielu, audumu un plastmasas apstrādes procesos.
Siltumtīklos tvaika katlus izmanto netiešai ūdens sildīšanai apkures sistēmās un siltumenerģijas izmantošanai no gāzes katlu māju sadegšanas produktiem. Ir divi galvenie katlu veidi, kas atšķiras pēc tvaika ģeneratora ierīces principa.
Bungu tvaika ģeneratori
Bungu katli ir drošākie, lai gan tos raksturo liela ierīces sarežģītība. Parasti šādus katlus uzstāda kopā ar virpuļu un ciklonu krāsnīm, kuru izplūdes kanālos atrodas ekonomaizers - slēgta cauruļu sistēma, kas novietota izplūdes kanāla sienās vai dobumā, caur kuru iziet degšanas produkti ar augstu temperatūru. Ekonomisatorā ūdens tiek uzkarsēts, pēc kura caur stāvvadu caurulēm tas nonāk cilindrā - liela tilpuma traukā ar verdošu ūdeni.
Pārvietojoties pa caurulēm, ūdens uzsilst vēl vairāk, tāpēc cilindrā tiek novērota ļoti aktīva vārīšanās. Iztvaikošanas rezultātā radušies tvaiki nonāk pārkarsētājā, kur tā temperatūra paaugstinās, un pēc tam uz turbīnu vai uz citu tehnoloģisko ķēdi. Ūdens, kas atdziest un nosēžas bungas apakšā, iziet cauri cirkulācijas ciklam un atkal tiek ievadīts stāvvados.
Tiešās plūsmas tvaika katli
Tiešās plūsmas katlos nav cilindra, tāpēc tvaika parametrus izejā kontrolē tikai temperatūra. Šādu katlu efektivitāte ir daudz zemāka nekā cilindru katliem, bet tvaika ražošanas ātrums ir palielināts. Iekšējā katlu sistēma ir secīga cauruļvadu sistēma ar trim galvenajām daļām. Pirmkārt, ūdens nonāk ekonomaizerā primārajai apkurei. Tad tas zem spiediena tiek iesūknēts iztvaicētāja caurulēs, kur tas kustībā vārās un aktīvi iztvaiko. Pēc tam karstā tvaika plūsma nonāk pārkarsēšanas spolē, kur paaugstinās temperatūra un spiediens.
Cauruļvada princips
Abiem katlu veidiem var būt gan ūdens, gan gāzes caurules. Atšķirība ir tāda, ka pirmajā gadījumā caur caurulēm iziet ūdens un tvaiks, savukārt apkures vide atrodas ap tām. Otrajā gadījumā degšanas laikā uzkarsētās gāzes tiek transportētas pa caurulēm ar nelielu ātrumu, un tās pašas tiek ievietotas traukā ar ūdeni vai tvaiku.
