Ep Predavanje t05

7/24/2019 Ep Predavanje t05

1/40

1 Energetska proizvodnja

Vsebina:- razvoj in karakteristike parnih kotlov- deli parnih kotlov- ogrevalne povrine

Parni kotli - I


2/40


Zgodovinski pregled razumevanja toplote

Da je toplota energija, ki prehaja iz toplejega telesa na hladneje telo, je ele

leta 1840 pokazal J.R.Mayer. Prej je dolgo asa prevladovala teorija, da pod pritiskom

temperaturne diference prehaja neuniljiv fluid, ki ga je Lavoisier imenoval kalorik.Koliina tega fluida se je merila v kalorijah.

Spoznanje, da je toplota ena od oblik energije je leta 1847 dokonno potrdil J.P. Joule

z eksperimentom s katerim je dokazal, da se del mehanskega dela spremeni v toploto.

Za pojav toplote je potrebna temperaturna razlika. Toplo telo vsebuje notranjo energijo,ki se vea, kadar iz toplejega telesa dovajamo toploto in manja, ko toploto odvajamo

v hladneje telo.

Ta spoznanja utemeljuje prvi glavni zakon termodinamike, ki pravi, da je toplota posebnavrsta energije za katero velja zakon o ohranitvi energije.

Parni kotli - generatorji toplote


3/40


Eksergija in anergija toplote

delovnasnov

SS

T

T

T

T

Q

a)

S

T

T

T

T

S

E

b)

S

T

S

A

Tc)

kroniproces

nosilec (vir)

toplote

Okolica

d)

Q = E + A

E = W

Q = A

vir

toplote

Eksergija in anergija toplote ter prirast entropije pri prehodu toplote iz vira toplote na

delovno snov (v kotlu oz. kronega procesa).


4/40


Parni kotli

kotel parna

turbina

kondenzator

napajalna

rpalka

Osnovni elementi parnega kronega

delovnega procesa

1

2

3

4


5/40


Parni kotli

o

36

2

1 4

550

~~

3T / C

s/ (kJ/(kg K))

T

Potek parnega delovnega kronega procesa v diagramu T-s.


6/40


Parni kotli

1

2'

2 3'3

4 4'

Tnv

Tup

Tp

QGV

QUP

QPP

x=0

pi=

ko

nst

.

=1

pp

=konst

.

T

s

x

Dovedeni toplotni tokovi v posameznih ogrevalnih povrinah parnega kotla.


7/40


Parni kotli

Specifi

ni volumen vodne pare v odvisnosti od tlaka in temperature.


8/40


Parni kotli

Specifina entalpija vodne pare v odvisnosti od tlaka in temperature.

K


9/40


Parni kotli

1

a

1'

5

btm, do, (1 b)tm, do, (1 2)

(Q/m) / (kW/kg)

t/C

2

2'

4 3

p'

p

tm, do, (1' 2')

Priblievanje srednje temperature dovoda toplote tm v delovni medij (1-2) proti

temperaturi dimnih plinov kot vira toplote (3-5), zmanjuje generirano entropijo

in uni

eno eksergijo. Posledica je pove

anje razpololjivega dela iz procesa.

Velikost temperaturne diference med

srednjo temperaturo dimnih plinov (vira

toplote) in srednjo temperaturo delov-

nega medija, je proporcionalna velikostigenerirane entropije. Temperaturno

diferenco manjamo z vianjem tlaka

delovnega medija, voda-para.


10/40


Parni kotli

Potek temperatur dimnih plinov in delovne snovi v parnem kronem procesu

A temperatura dimnih plinov v kotlu

B temperatura delovne snovi v

kronem procesu

C temperatura okolice

Za viji izkoristek kronega procesa

moramo v kotlu zagotoviti im manjo

razliko med temperaturama A in B.

Zmanjati moramo rafirano povrino.

V t-Q diagramu so:


11/40


Parni kotli

Vianje tlaka v parnem kotlu omogoa vianje srednje temperatura dovoda toplote.

Tlak lahko viamo v podkrtinem in nadkrtitinem podroju. Pri tlakih nijih od kritinega

obstaja pri uparjanju lonica med vodno in parno fazo, pri nadkritinih tlakih pa voda zvezno

prehaja v paro in zato pri uparjanju ni ve vodne povrine kot lonice med vodo in paro.

Zaradi tega je konstrukcija kotlov z nadkritinimi in podkritinimi tlaki drugana.


12/40


Parni kotli

Izvedba parnega postrojenja z ukrepi za vianje srednje temperature dovoda toplote: visok tlak pare,

visoka konna temperatura svee pare,

visoka temperatura napajalne vode z izvedbo regenerativnega gretja,

ponovno pregrevanje pare po vmesni ekspanziji, do im vijih temperatur


13/40


Parni kotli

Shematski prikaz parnega kotla z vsemi osnovnimi elementi; varnostni ventil,

vodokaz, protipovratni ventil na napajalnem vodu, izpust mulja kaluenje.


14/40


Parni kotli - vrste

Shematski prikaz mnogovodnega kotla.


15/40


Parni kotli - vrste

Mnogovodni ali dimnocevni

Znailnost:

niji parametri pare: tlak do 27 bar,

zmogljivost do 30 t/h, suho nasiena para


16/40


Prednosti:

blok izvedba. Naprava je dobavljiva v kompletu. Postavi se na temelje, priklopi seelektrino energijo, gorivo, napajalno vodo, parovod in dimnik. Cenena montaa inenostavna prestavitev na drugo lokacijo.

ker vsebuje veliko koliino vrele vode ima veliko toplotno vztrajnosti in deluje kot parniakumulator. Mone kratkotrajne preobremenitve. To je lahko tudi slabost, kerpotrebujemo dalj asa za vzpostavitev zaetnih pogojev.

enostavna konstrukcija, ki zahteva malo vzdrevanja

navadno imajo en gorilnik, kar pomeni enostaven nadzorno-upravljalski sistem

zgornja meja za tlak je ~27 bar, veina kotlov obratuje pri tlakih nijih od 17 bar

veina industrijskih kotlov proizvaja suho nasieno paro

Pomanjkljivosti: maksimalna zmogljivost ~30 t/h, za veje pretoke kombinacija ve kotlov

velika povrina plaa omejuje maksimalni tlak ~27 bar, viji tlaki vodocevni kotli

Parni kotli - vrste

Mnogovodni ali dimnocevni


17/40


vodokaz

varnostna ventila

mnogovodni kotel, max. zmogljivost20 t/h, max. tlak 20 bar

Parni kotli mnogovodni, dimnocevni


18/40


Parni kotli vodocevni parni kotel

2

1

4

2

3 5

6

7

2

Sevalni, malovodni kotel.

1 padni vod za napajanje uparjalnika

2 cevi uparjalnika

3 boben

4 cevi sekcije

5 pregrevalnik

6 cevni grelnik vode7 litoelezni grelnik vode

Manji pretoki/toplotne moido 300 MW se smatrajo kotindustrijski kotli, najveji kotlipa so termoelektrarniki


19/40


Parni kotli vodocevni parni kotel - industrijski

Sevalni kotli, kapljevita goriva trdna goriva


20/40


Parni kotli vodocevni parni kotel - termoelektrarniki

TE otanj, kotla bloka 5 in bloka 4

obmojebo

doegabloka6


21/40


Parni kotli vodocevni parni kotel - termoelektrarniki

TE otanj, blok 5, poraba lignita do 100 kg/s


22/40


Parni kotli ogrevalne povrine

Teoretini potek procesa v kotlu

poteka po izobari. Imamo izobarni

dovod toplote.

Primer: V kotel vstopa napajalna

voda s temperaturo 120 C in tlakom100 bar (1). V kotlu se voda upari in

para se do izstopa iz kotla pegreje

na 480 C pri tlaku 100 bar (4).

Vmesna stanja so: (2) vrela voda,(3) suho nasiena para.

Temu procesu so v kotlu namenjene

naslednje ogrevalne povrine:

GV grelnik vodeUP uparjalnik

PP pregrevalnik pare.

1

2

3

4

PP

UP

GV


23/40


Parni kotli razporeditev ogrevalnih povrin

Oznaevanje temperatur okoli ogrevalnih povrin na strani ogrevanega medijain dimnih plinov na vstopu in izstopu iz paketov. V ogrevalnih povrinah se

segrevajo voda in para. Grelnik zraka (GZ) ne tejemo med ogrevalne povrine.


24/40


Parni kotli toplotni tokovi v ogrevalnih povrinah


25/40


Parni kotli toplotna mokotla

Toplotna mo kotla je vsota toplotnih moi ogrevalnih povrin.


26/40


Parni kotli razpololjiva toplotna mokotlov

Razpololjiva toplota iz dimnih plinov

Razpololjiva toplota dimnih plinov v kotlu ali drugi energetski napravi je odvisna od

temperaturnega intervala v katerem se toplota iz dimnih plinov odvzema. Torej od najvije

temperature pri kateri se prehod toplote pri

ne, do najnije temperature, pri kateriprenehamo ohlajati dimne pline.

Najvija mona temperatura plamena v kuriu dejansko ni doseena, ker se toplota e med

procesom zgorevanja s sevanjem prenaa na okolico. Okolico plamena pri parnih kotlih

predstavlja uparjalnik oziroma cevi uparjalnika. Razpololjivo toploto pri najviji temperaturi

moramo torej izraunati. Doloimo jo kot teoretino temperaturo zgorevanja.

Najnijo temperaturo dimnih plinov za zadnjo ogrevalno povrino pa doloimo glede na:

- temperaturo rosia temperatura kondenzacija veplene kisline v dimnih plinih,

- temperaturo kondenzacije vodne pare v dimnih plinih ali

- temperature (toplote), ki jo potrebujemo pri procesih ienja dimnih plinov pred vstopom v dimnik- temperature dimnih plinov pri izstopu iz dimnika v okolico zaradi vzgonskega dviga v atmosfero


27/40


Parni kotli temperature dimnih plinov na izstopu

Temperatura kondenzacije vodne pare v dimnih plinih iz kurilnega olja.

Diagram Hd td za dimne pline iz ekstra lahkega kurilnega olja z upotevanjem kondenzacijske toplote vodne pare v

dimnih plinih. V tabeli so predstavljene zaetne temperature kondenzacije vodne pare.


28/40


Parni kotli ogrevalne povrine

Shematski prikaz ogrevalnih

povrin kotla na bloku 5 v TE otanj

viina kotla ~100 m, celotna masa kotla

~15.000 t, dolina cevi ~ 460 km,

max. poraba premoga ~360 t/h ali 100 kg/s


29/40


Parni kotli ogrevalne povrine, cevi uparjalnika

Cevni skelet uparjalnika pri kotlu z naravno cirkulacijo


30/40


Parni kotli ogrevalne povrine, zavesni pregrevalniki

Sevalni, zavesni pregrevalnik je nameen na vrhu kuria v obliki viseih zaves.

Dimni plini teejo skozi prostor med zavesami.


31/40


Parni kotli ogrevalne povrine, cevni, paketni pregrevalniki

Dvodelni, konvektivni, pokonni pregrevalnik. Dimni plini se pretakajo skozi cevne pakete.


32/40


Parni kotli ogrevalne povrine, paketi cevnih, leeih pregrevalnikov

Cevni paketi leeih pregrevalnikov in

cevnega grelnika vode, ki je nameen

povsem na vrhu. Konstrukciji na sliki je

potrebno namestiti e razdelilne in

zbiralne komore za vsak cevni paket in

dimnotesne stene ter izolacijo dimnega

kanala.


33/40


Parni kotli ogrevalne povrine, paketi cevnih, leeih pregrevalnikov

Cevni paketi leeih pregrevalnikov pred montao, zloeni na gradbiu


34/40


Parni kotli boben

Boben je element, ki povezuje grelnik vode, uparjalnik in pregrevalnik pare. Njegov namen

je, da louje vodno in parno fazo vlane pare ter poilja vodo v uparjalnik in paro v pregrevalnik.


35/40


Parni kotli grelniki zraka

Rotacijski, regenerativni grelnik zraka tipa Ljungstrm

P i k tli l iki k


36/40


Parni kotli grelniki zraka

Rekuperativni, cevni GZ Rekuperativni, ploati GZ

P i k tli k j i i


37/40


Parni kotli kurjava, priprava goriva

Sistem za pripravo tekega kurilnega olja pred gorilnikom. Olje je potrebno segreti, da

dosee eleno viskoznost, zviati tlak na zahtevan nivo, odstraniti trdne delce v filtru in

omogoiti reguliranje masnega pretoka skozi gorilnik.

P i k tli k j l i t


38/40


Parni kotli kurjava, zgorevalni prostor

Cevni skelet kotnocevnega kotla. Padne in dvine cevi (1) so nameene v vogalihter povezane z razdelilnimi komorami (2), iz katerih so napajane cevi uparjalnika (3),

ki so postavljene ob stene kuria. Razviden je e pregrevalnik (4) ter cevi, ki vraajo

zmes vode in pare v boben (5,6), iz katerega se voda zopet poilja po padnih

ceveh (1) v uparjalnik.

Parni kotli kurjava kurjenje lesnih ostankov


39/40


Parni kotli - kurjava, kurjenje lesnih ostankov

Parni kotli nosilna konstrukcija


40/40


Parni kotli nosilna konstrukcija

Nosilna konstrukcija kotla na

bloku 5 v TE otanj med montao.

Documents

Ep Predavanje t05