Kotlovi Predavanje 4

1

PARNI KOTLOVI -4 Pitanja – P3

1. Podela kotlova prema nameni2. Crtež Steambloc kotla3. Poređenje cilindričnih i kotlova sa

vodogrejnim cevima4. Ozračeni parni kotao

2

GORIVO U najopštijem smislu gorivo je

materija, koja pri spajanju sa kiseonikom oslobađa konačnom brzinom izvesnu količinu energije koja se okolini predaje u vidu toplote.

Ova hemijska reakcija se zove sagorevanje, a obično je praćena plamenom.

3

Gorivo Molekuli goriva pre reakcije imaju u sebi

izvesnu količinu energije (vrsta unutrašnje energije), kojom se atomi održavaju u određenom poretku.

Posle završene reakcije atomi u novim molekulima zahtevaju manju količinu energije za održavanje u novom poretku.

Razlika ovih količina energije je oslobođena toplota.

Energija potrebna za održavanje atoma u određenom poretku se naziva hemijska energija goriva.

4

GorivoAli, da bi se materija koristila kao "industrijsko gorivo", potrebno je da ispunjava određene uslove:

da se u prirodi nalazi u velikim količinama da je eksploatacija laka i ekonomična da bitno ne menja sastav i osobine pri transportu i

skladištenju da je bezbedna u odnosu na požar i eksplozije da je cena proizvedene količine toplote ekonomična i

prihvatljiva da se pali na dovoljno niskoj temperaturi i gori u

prisustvu kiseonika iz vazduha da su dimni gasovi i čvrsti ostaci sagorevanja

bezopasni za okolinu.

5

Vrste gorivaOSOBINE OBLIK GORIVA

čvrsta tečna gasovita

PRIRODNA

- drvo - treset - lignit - mrki ugalj - kameni ugalj - antracit - uljni škriljci -poluantracit

- sirova nafta - prirodni gas

VEŠTAČKA - koks - briketi - polukoks

- benzin - lako lož-ulje - teško lož-ulje - katran

- svetleći gas - koksni gas - generatorski gas - gas nastao gasifikacijom

6

Sastav goriva Čvrsta i tečna goriva se sastoje od organskog

dela, mineralnih materija i vlage. Organski deo ovih goriva čine složena hemijska

jedinjenja, u čijem sastavu su najčešće: ugljenik (C), vodonik (H), kiseonik (O), azot (N), i deo sumpora (S). Mineralne materije (A) i vlaga (W) čine nesagorljivi deo goriva, odnosno predstavljaju balast.

Gasovita goriva predstavljaju smešu sagorljivih gasova, kiseonika, inertnih i štetnih gasova.

7

Sastav goriva Ugljenik (C) je glavni korisni sastojak

svakog goriva i javlja se u njemu kao vezan sa vodonikom (ugljovodonici CmHn), ređe sa sumporom (ugljenik-sulfid CS2) ili kao slobodan odnosno čist ugljenik Cfix. Toplolna moć čistog ugljenika je Hd=33913

kJ/kg.

8

Sastav goriva Vodonik (H) takođe je koristan sastojak

goriva, ukoliko se pojavljuje u sklopu ugljovodonika,CmHn ili kao slobodan vodonik H2. Donja toplotna moć HdH2=119205kJ/kg. Ukoliko se vodonik u gorivu pojavljuje

sjedinjen sa kiseonikom u vidu (H2O), predstavlja balast jer je za isparavanje kilograma vode potrebno 2512 kJ/ kg.

9

Sastav goriva Sumpor (S) se u gorivu pojavljuje kao ugljenik-

sulfid (CS2), ili sumpor-vodonik (H2S) i to je aktivan sumpor, tj. S koji može da sagoreva.

Pored toga, sumpor se pojavljuje i u obliku sulfata u kada ne može da sagoreva, te se računa u pepeo. Ova količina sumpora je češće neznatna prema količina aktivnog sumpora.

Pri oksidaciji S -u sumpor-dioksid (SO2), oslobađa se 9420 kJ/kg, a u sumpor-trioksid (SO3) oslobađa se 13816 kJ/kg.

Kako se veći deo sumpora vezuje u SO2, u proračunima se uzima da jedan kilogram aktivnog sumpora oslobodi 10500 kJ/kg.

10

Sastav goriva Azot (N) se kod prirodnih goriva

pojavljuje u neznatnoj količini pa se u elementarnim analizama, najčešće, daje zajedno sa kiseonikom (O + N).

Kod nekih prirodnih gasova njegov udeo je veći, tako da štetno utiče na toplotnu moć gasa, jer je azot neutralan, tj. ne sagoreva.

11

Sastav goriva Kiseonik (O) služi za oksidaciju gorivih

elemenata C, H i S, ali slobodni kiseonik iz goriva daje sa

jednim delom vodonika vodu, tako da se udeo vodonika u sagorevanju smanjuje za 1/8 sadržaja slobodnog kiseonika (H-O/8).

Pored slobodnog kiseonika u gorivu se kiseonik nalazi i kao vezan u vidu vode.

12

Sastav goriva Pepeo (A) čine mineralne materije, te

zajedno sa vlagom predstavljaju balast u gorivu.

Voda (W) (H2O) pojavljuje se u gorivu kao higro i gruba vlaga.

Gruba ili jamska vlaga je ona vlaga sa kojom se gorivo vadi iz rudnika i koja se sušenjem na vazduhu znatnim delom može ukloniti iz goriva.

Deo vlage zaostao posle sušenja na vazduhu zove se higro vlaga. I ova se vlaga može udaljiti iz goriva veštačkim sušenjem.

13

Čvrsta goriva Glavni predstavnik prirodnih čvrstih goriva

je ugalj. Nastao je karbonizacijom ranijih vegetacija

pod dejstvom visokih pritisaka i temperatura u toku dugog vremenskog razmaka (400 miliona godina).

Proces karbonizacije celuloze (C6H10O6) sastoji se u tome što ona postepeno gubi sastojke (O) i (H) i, ukoliko je taj proces duži, utoliko je u gorivu manje kiseonika (i vodonika),

14

PROCES KARBONIZACIJEVrsta goriva C [%] H [%] 0[%]

Drvo 50 6 44

Treset 60 6 34

Lignit 63 5 32

Mrki ugalj 66 5 29

Masni kameni ugalj 80 5 15

Posni kameni ugalj 85 5 10

Antracit 90 2 3

15

Čvrsta goriva Elementarna analiza je hemijska

analiza koja daje kvantitativni odnos elemenata sadržanih u gorivu.

Kod čvrstih goriva se razlikuje radna, analitička (a), suva (s), goriva (g) i organska (o) masa (tab. 1.2.)

Elementarna analiza radne mase goriva, u procentima mase goriva, predstavlja se izrazom:

%100WASNOHC

16

Elementarni sastav masa čvrstog goriva

Masa goriva

Elementarni sasatav u % po masi goriva

C H O N So Sp AW

UkupnoWH WG

OrganskaCo Ho Oo No So

o 100

GorivaCg Hg Og Ng Sg

100

SuvaCs Hs Os Ns Ss As

100

AnalitičkaCa Ha Oa Na Sa Aa WH

a100

RadnaC H O N S A W

100

17

Analiza goriva

18

Tečna goriva Prirodno tečno gorivo je nafta ili

zemno ulje. Destilacijom nafte dobijaju se različita

tečna goriva. Kvalitet tečnih goriva propisan je

standardima.

19

Karakteristike tečnih goriva prema JUS B.H2.430 Karakteristika Jedinica EL L SR T

Gustina na 15oC kg/m3 max 860

Temperatura paljenja, min oC 55 65 80 100

Viskozitet-na 20oC, max-na 50oC, max-na 100oC, max

m2/s 0.037--

-0.30

-

--

0.21

--

0.53

Temperatura stinjavanja oC -10

Koks (Konradson), max % 0.05 8.0 10.0 15.0

S, max %, maseni 1.0 2.0 3.0 4.0

Sadržaj vode i mehaničkih primesa, max %, vol 0.15 1.0 1.5 2.0

Donja toplotna moć, Hd kJ/kg 41870 41870 41030 39775

Sadržaj pepela % 0.02 0.15 0.20 0.20

Boja - crvena

20

Gasovita goriva Sva gasovita goriva - prirodni gasovi,

veštački dobijeni gasovi, kao i gasovi dobijeni kao produkti industrijskih procesa i industrijskih peći koji sadrže gorive komponente, mogu se koristiti kao osnovno ili dopunsko gorivo u parnim kotlovima.

Za razliku od čvrstih i tečnih goriva pri određivanju sastava gasovitih goriva koristi se gasna analiza, a ne elementarna.

21

Sastav gasovitog goriva

%100NOCOSHHCCHCOH 2222nm42

,