prez_7_parni kotlovi (1)

7/26/2019 prez_7_parni kotlovi (1)

http://slidepdf.com/reader/full/prez7parni-kotlovi-1 1/64

Parni kotlovi



• Tendencija prilagođavanja inžinjerskih rješenjaparnih kotlova i kotlovskih postrojenja uslovimakoje u posljednje vrijeme diktiraju vrsta i kvalitetraspoloživih goriva za sagorijevanje u

kotlovima,predstavlja danas izazov za svaki timinžinjera koji se ovom problematikom bavi usredinama koje do sada nemaju razvijenukotlogradnju,a poseban stimulans za budućemlade inzinjere da se u toku studija posveteizučavanju procesa koji se odigravaju ukotlovima,načinu komponovanja kotlovskogpostrojenja,i vještinama njihove racionalneeksplatacije



• Zadatak pri izboru i nabavci kotlovskog postrojenjanije ništa manje odgovoran od konstrukcije iprojektovanja parnog kotla! prilog tome neka idesaznanje o čestim rekonstrukcijama kotlova sasvrhom njihove što racionalnije eksploatacije,kao iprilagođavanje novih konstrukcija sa iskustvimastečenim pri radu sa jedinicama istog proizvođačana jednom lokalitetu,praksa kod nas

• "onačno poznavanje kotlovskih procesa ikonstrukcija kotlovskih elemenata predstavnja

neophodan osnov za racionalnu eksploatacijukotlovskih postrojenja,a time i što dugotrajnijekorištenje naših raspoloživih rezervi #osilnoggoriva



• Parni kotao je uređaj koji prilikomsagorijevanja goriva vodu pretvara uvodenu paru$a bi služio namjeni pritisak

pare u kotlu mora biti veći odatmos#erskog• Tako dobijena para predstavlja

potencijalnu energiju,čija je veličinaodređena pritiskom i temperaturom,tesluzi za pokretanje parnih strojeva,zazagrijavanje i sl



• "onstrukcija parnog kotla dosta je jednostavna

•

! osnovi,parni kotao se sastoji odložišta,u kojem se vrši sagorijevanje iparnog kotla %zatvorene posude& ukojem se vrši isparavanje



• ! svim kotlovskim elementima se dešavajusloženi procesi prenosa toplote i mase, takoda su naučne oblasti čijim se rezultatima

koristi u proučavanju kotlovaprvenstveno'termodinamika sa prenosomtopline,mehanika (uida sa gasodinamikom,zatim nauka o čvrstoći

•

! kotlovima su zastupljena sva tri vidaprenosa topline' provođenje %kondukcija&toplote, prelaz %konvekcija& toplote i zračenje



• )snovni parametri prema kojima semogu klasi*cirati kotlovi su'

• +namjena• +kapacitet• +radni pritisak• +vrsta goriva• +sistem sagorijevanja• +historijski razvoj• +proizvod kotla itd



• azvoj kotlogradnje počinje sasvimmalim jedinicama sa snagom odnekoliko "-,a danas se grade jedinice

snage do ./// -• 0lustracije radi pokažimo da je

produkcija pare ovakvog kotla 1///

kg2s pare, a potrošnja uglja donjetoplotne moći,tj voda u produktima senalazi u parnom stanju, iznosi 3//kg2s



• Prvo gorivo koje se upotrebljavalo ukotlovima bilo je drvo, da bi seneposredno nakon industrijske revolucijeprešlo na ugalj

• "rajem 3/ godina se kao gorivo počinjukoristiti i na#ta te njene prerađevine,pasve do nuklearne energije

• Početkom 4/ godina, spoznajom kako je

na#ta mnogo korisnija u druge svrhe,ponovno do izražaja dolazi ugalj kao jedanod osnovnih goriva)va činjenica imaposeban značaj za našu zemlju



Vrste parnih kotlova

Prema veličini pritiska vodene parerazlikujemo'

• parne kotlove niskog pritiska do 15 bar• parne kotlove srednjeg pritiska do 5/ bar• parne kotlove visokog pritiska do 663 bar

Prema vrsti vodene pare koju

proizvode,kotlovi se dijele na:• kotlove sa zasićenom parom• kotlove sa pregrijanom parom



• Prema konstrukciji parni kotlovi se mogu podijelitina'

•

kotlove sa velikim sadržajem vode,u kojimase po jednom kvadratnom metru površine kotla na jedan sat proizvodi 13+6/ kg vodene pare%vertikalni kotlovi,kotlovi sa plamenikom ivodogrejnim cijevima,kombinovani

kotlovi,lokomotivski i brodski kotlovi&• Kotlovi sa malim sadržajem vode-sekcioni

kotlovi, u kojima se po jednom metru kvadratnompovršine kotla za 1 sat proizvodi 13+1// kgvodene pare %kotlovi sa nagnutim vodogrejnim

cijevima,kotlovi sa strmim vodogrejnim cijevima ikotlovi specijalne konstrukcije u kojimaproizvodnja vodene pare dostiže čak i do 63/kg pokvadratnom metru površine kotla



1+napojna pumpa 4+pregrijači pare6+zagrijač vode 8+ložišni prostor9+kotlovski bubanj :+gorionici.+spusne %hladne& cijevi 1/+zagrijač zraka za ložište3+donji sabirnici radne vode 11+elektro+*lter

5+podizne %ekranske& cijevi 16+ventilator



Osnovne karakteristikeparnog kotla

Parni kotao karakterišu tri veličine i to'+toplotno opterećenje grejne povrine

%kolicina vodene pare koja se dobije sa 1kvadratnog metra grejne povrsine&

+opterecenje resetke gorivom %kolicinacvrstog goriva u kg koja na 1 metarpovrsine resetke sagori potpuno za 1 sat&

+toplotno opterecenje lozisnog prostora

%broj kilogram kalorija koji se dobija po 1metru kubnom lozisnog prostora u vremenuod 1 sata prilikom sagorijevanja nekoggoriva



!OP"O!#$ %O& 'O()V$

• !oplotna moć goriva je ona količinatoplote koja se oslobađa pri potpunomsagorijevanju 1kg za čvrsta ili tečna

goriva ili jedinca zapremine ;m kubni zagasovita goriva pri čemu se nastaliprodukti sagorijevanja moraju ohladiti napočetnu temperaturu prijesagorijevanja,odnosno da se voda uproduktima sagorijevanja nalazi uparnom stanju



• 'ornja toplotna moć-*g je ona količinatoplote koja se oslobađa pri potpunomsagorijevanju 1 kg goriva,pri čemu se produktisagorijevanja moraju ohladiti na sobnu

temperaturu• +onja toplotna moć-*d je ona količina toplotekoja se oslobađa pri potpunom sagorijevanju 1kg goriva pod uslovom da se voda u produktimasagorijevanja nalazi u parnom stanju

•

$onja toplotna moć je manja od gornje zakoličinu toplote potrebnu da se vlaga i vodanastale pri sagorijevanju pretvore u parnostanje



<)=0>T? P?;0@ ")T<)A?

• <ožište mora da zadovolji dvaosnovna uslova' da se njemu ostvarišto potpunija trans#ormacija hemijske

energije goriva u toplotnu energijuprodukata sagorijevanja i da seprodukti sagorijevanja ohlade do

temperature sa kojom oni mogu dase uvedu u konvektivne grejnepovršine



• Pored toga ložište mora da bude koncipiranotako da se u mogućoj mjeri spriječi prljanjegrejnih površina, tj, da se onemogućistvaranje čvrstih naslaga šljake, da se unjemu ostvaruje što ravnomjernije toplotnoopterećenje ekranskih površina, da sepostigne što ravnomjernije temperaturskopolje na izlazu %ispred cijevne rešetke&, da seomogući odvijanje procesa sagorijevanja sašto manjim viškom vazduha itd

•

Za sva ložišta su, bez obzira na njihovuveličinu, vrstu goriva i uređaje zasagorijevanje, karakteristični ekranski zidovi



• Bagorijevanje uglja u sloju predstavljanajstariji način sagorijevanja gorivakoji seorganizuje na uređajima za sagorijevanje,tzv rešetkama, raznovrsnih koncepcija

• Bvi načini sagorijevanja u sloju se, premasmjerovima dovođenja goriva i vazduha narešetku, svode na pet šema i to suprotnašema, kod koje se gorivo dovodi odozgo, a

vazduh odozdoC• horizontalna unakrsna šema, sadovođenjem goriva sa strane a vazduhaodozdoC



• vertikalna unakrsna šema, kod koje se

gorivo dovodi odozgo a vazduh sa straneC• paralelna šema sa dovođenjem odozdo i

goriva i vazduhaC•

obrnuta paralelna šema sa dovođenjemgoriva i vazduha odozgoC• Bagorijevanje uglja u lebdećem sloju na

izvjestan način predstavlja prelazni

proces između sagorijevanja u sloju isagorijevanja u letu

"O ) !$ .$ !/ #$ )



"O ) !$ .$ !/ #$ )'$1OV)!$ 'O()V$

• Bagorijevanje tečnih i gasovitihgoriva je heterogen proces koji seodvija u više #aza ! procesau

sagorijevanja, kapljica raspršenogtečnog goriva prolazi kroz sljedeće#aze' miješanje sa vazduhom,

zagrijavanje i isparavanje, termičkorazlaganje, obrazovanje gasne #aze,paljenje i sagorijevanje



• $a bi se proces sagorijevanja odvijao uzšto manje gubitke, neophodno je da seomogući brzo i e*kasno miješanje kapljicagoriva sa vazduhom, što *nije

raspršivanje radi povećanja aktivnepovršine i dovođenje zagrijanog vazduhasa čto većim impulsom u korijen plamena

• aspršivanje tečnog goriva bitno utiče na

brzinu i kvalitet procesa sagorijevanjaZbog toga treba težiti da kapljice gorivabudu što sitnije i što jednorodnije



2re3aji za pripremu goriva

• Priprema uglja se vrši izvan kotla uposebnim postrojenjima Ditav sklopprocesa i uređaja za pripremu uglja

naziva se sistemom za pripremuugljenog praha• ! postrojenjima za pripremu ugljenog

praha odvijaju se sljedeći procesi'• mljevenje uglja• sušenje uglja• habanje radnih elemenata postrojenja



• Eljevenje uglja se vrši u mlinovima !gljeniprah predstavlja *ni polidisperzni materijal sanajsitnijim dimenzijama čestica

• "valitet ugljenog praha je zasnovan na

sljedećim veličinama'• *noća mljevenja ili granulometrijska struktura• Površina• Alažnost• opasnost od eksplozije• transportna svojstva• gustoća

P t j j i



Postrojenja za pripremuugljenog praha

• Bistemi za pripremu ugljenog praha dijelese na centralne i individualne

• "od centralnih sistema se priprema

ugljenog praha vrši izvan kotlovskogpostrojenja, u posebnom pogonu, u komese vrši mljevenje i sušenje uglja, pa seugljeni prah transportuje u kotao

•

"od individualnog sistema, pripremaugljenog praha se vrši u okviru kotlovskogpostrojenja u posebnim uređajima%mlinovima&



• !koliko se usitnjeni prah uduvavaneposredno u ložište, onda se radi oindividualnom sistemu sa direktnim

uduvavanjem, a ako se ugljeni prahdeponuje u posebnom bunkeru iz kogse dovodi u ložište, onda se radi o

individualnom međubunkerskomsistemu



•

>ema postrojenja za sušenje ugljenog praha

1 Funker za ugalj, 6 Bušara, 9 Elin, . Beperator, 3 Elinskiventilator

5 Giklon, 4 Pužni transporter, 8 Funker za ugljeni prah,: Aentilator, 1/ Prečistač, 11 ukavski *lter, 16 "alori#er,19 Pumpa



• 4rzohodni mlinovi Za brzohodnemlinove je karakteristično da se procesmljevenja odvija uglavnom sudarom

Predstavnici ovih mlinova su mlinovičekićari i ventilatorski mlinovi• %linovi čekićari Zahvaljujući svojoj jednostavnosti konstrukcije, sigurnosti i

ekonomičnosti zauzimaju vodeće mjestomeđu mlinovima za mljevenje mrkihugljeva





• Ventilatorski mlinovi )ni su pogodni zamljevenje vlažnih ugljeva, kakvi su ligniti, pa sezbog toga isključivo oni koriste udomaćimpostrojenjima Blični su radijalnim ventilatorima, s

tim što su im elementi koji učestvuju u procesumljevenja ojačani "onstrukcija ovih mlinova jeprikazana na sljedećoj slici

• "roz ulazno grlo %1& se u mlin dovodi ugalj zajednosa produktima sagorijevanja recirkulisanim iz

ložišta Prilikom prolaza kroz udarno kolo %6& ugaljse melje sudarom sa masivnim udarnimlopaticama %9& postavljenim slično kao kodradijalnih ventilatora





'orionici za ugljeni prah

• Horionici u konstruktivnom smislu predstavljaju jednostavne elemente mlinskog postrojenja, ali je njihov značaj presudan za ostvarivanjestabilnog i što potpunijeg sagorijevanja Horionik

treba da omogući brzo paljenje ugljenog praha ušto širem području, da obezbijedi stabilnostplamena, da ostvari dovod toplote u korijenplamena i da izvrši intenzivno miješanjeaerosmješe sa sekundarnim vazduhom

• Za sagorijevanje ugljenog praha koriste se dvatipa gorionika' vrtložni %industrijski kotlovi& imlazni %energetski kotlovi& gorionici



snovna oprematermoelektrane

• To su glavni pogonski strojevi zaproizvodnju električne energije, a,prije svega, tu su' parne turbine,

plinske turbine i parni kotlovi • ! manjim elektranama ponegdje se

primjenjuju motori B!B %dizel&,

naročito kao lokalni rezervni agregatikoji se stavljaju automatski u pogonkod nestašice struje u javnoj mreži



• $anas u javnim termoelektranama kaopogonski agregat dominira isključivo

parna turbina• ;jene su prednosti' velika jedinična

snaga, uz visoke parametre svježe pare%14/ bar i 353IG&, te visoka sigurnost

pogona, pa može biti u neprekidnomradu s maksimalnom snagom u trajanjuod nekoliko hiljada sati



• Aeliki broj obrtaja turbine omogućava njendirektan spoj sa električnim generatorom

odgovarajuće snage, a čitav agregat radi savisokom ravnomjernošću hoda, čime seosigurava besprekoran paralelni pogonovog turboagregata sa drugim sličnim

agregatima na zajedničku mrežu dotičnogenergetskog područja

• Za pogon termoelektrane sa parnimturbinama mogu se koristiti čvrsta goriva inižih toplotnih moći, ili koje drugoraspoloživo energetsko gorivo zasagorijevanje u parnim kotlovima



• ! nedostatke termoelektrane saparnom turbinom spada relativnodugo trajanje stavljanja turbine u

pogon %nakon stajanja zbog remontaili sl&, te velike količine vodepotrebne za hlađenje kondenzatora



• Bavremene termoelektrane sa visokimparametrima svježe pare zahtijevajubesprijekornu vodu za napajanje kotlova,

tako da problem pripreme vode, naročitou toplanama sa znatnim gubitkomkondenzata predatog industrijskimpotrošačima, zahtijeva naročitu pažnju,

jer od toga ovisi sigurnost pogonadotične elektrane, odnosno toplane



• ! termoelektranama se kao pogonskistroj susreće i plinska turbina Takve sunaročito pogodne za pogon vršnih i

rezervnih elektrana, jer mogu bitistavljene u pogon za 13 J 6/ minEaksimalna jedinična snaga HT kodulazne temperature gasova od 53/IG

iznosi 64 KE-L, a kod ulazne temperaturegasova od 43/IG oko 13 KE-L



• Pri povećanju temperature spoljnogvazduha i rashladne vode, smanjuje se istepen iskorištenja i snaga turbine, a

smanjenje opterećenja turbine smanjuje istepen iskorištenja i povećava potrošnjutoplote 0z tih razloga se da zaključiti da

je plinske turbine preporučljivo

upotrebljavati samo kao dopunske i vršneagregate i to s konstantnim, pretežnomaksimalnim opterećenjem



• ! prvom slučaju iskorištenje otpadne toplotegasnih turbina vrši se odvodom izlaznihvrelih gasova plinske turbine u kotaoutilizator Para proizvedena u ovom kotlu,eventualno uz njeno dopunsko pregrijavanje,može služiti za pogon parne turbine, koja seu tom slučaju postavlja uz plinsku turbinu

•

!z parnu turbinu važnu ulogu igra parnikotao koji sa turbinom predstavlja jedanzajednički blok



• Parni kotao sastoji se od sljedećihosnovnih elemenata'

• isparivača ili kotla u užem smislu, ukojem prijemnik toplote %voda&isparava,



• pregrijača pare u kojem se paraisparena u isparivaču pregrijava,

• zagrijača vode u kojem se prijemniktoplote zagrijava do temperaturebliske temperaturi zasićenja i

• zagrijača zraka u kojem se zrakzagrijava prije ulaska u ložište



• Hledajući sa strane predajnikatoplote, dimnih plinova, svi seosnovni elementi nalaze u dva

osnovna prostora'• ložištu i• dimnim kanalima



• ! ložištu, u kojem je dominantanprenos topline zračenjem, smještenisu obično isparivač i ozračeni

pregrijač, a u dimnim kanalimasmješteni su konvektivni pregrijačipare, zagrijač vode i zagrijač zraka



• Pojedine vrste kotlova nemaju sveosnovne elemente Takvi su naprimjer, toplovodni kotlovi i

vrelovodni kotlovi koji uopće nemajuisparivača, kotlovi na tečno iligasovito gorivo koji obično nemaju

zagrijač zraka, ili kotlovi utilizatorikoji uopće nemaju ložište



• U pregrijačima pare isparena voda izisparivača pregrijava se dotemperature pregrijanja pri

konstantanom pritisku M uz gubitkestrujanja koji nisu veliki Pri porastutemperature gustoća pare opada

zbog čega brzina pare u pregrijačuraste od ulaza ka izlazu pare



• Prema dominantnom vidu izmjenetopline pregrijače pare možemopodijeliti na'

• konvektivne,• poluozračene i• ozračene



• Zavisno od njihovog karaktera imajurazličitu konstrukciju "od konvektivnihpregrijača cijevi su malog prečnika, gusto

raspoređene u dimnom kanalu, dok seozračeni pregrijači sastoje od cijevi većegprečnika i većim međuprostorom izmeđunjih Temperature pregrijanja su za #eritne

cijevi do 3./ KIGL, dok su za austenitnecijevi do 53/ KIGL



• Gijevi pregrijača obično su skupljeneu sabirnike u koje preko prestrujnihcijevi iz isparivača dolazi para, ili iz

kojih se para evakuiše iz kotlaBabirnici su obično izolovani ili senalaze izvan kotla, tako da se mogu

raditi i od manje legiranih čelika



• Ba aspekta prolaza topline suprotnosmjerna

izvedba pregrijača pare povoljnija je zbogstalnog povećanja brzine pare, a time ikoe*cijenta prolaza topline po putu pare

• Eeđutim, istosmjerna izvedba omogućujesigurniji rad pregrijača, jer je kod takvogpregrijača para najviše temperature u zonihladnijih produkata sagorijevanja Tako seizlazni stepeni pregrijača ili visokoopterećeni ozračeni pregrijači mahom izvodeistosmjerno



• ! konvektivnim pregrijačima se toplina uvećem dijelu, ili potpuno, prenosikonvekcijom "onvektivni pregrijači

izrađeni su od zmijasto raspoređenihcijevi, kao viseća ili ležeća izvedba !ozračenom pregrijaču toplina se saprodukata sagorijevanja uglavnom prenosi

zračenjem, te je i njihova konstrukcijapodređena tome 0zvedba im može bitizavjesna, pregradna ili ekranska



• ! konvektivnim pregrijačima se toplina uvećem dijelu, ili potpuno, prenosikonvekcijom "onvektivni pregrijači

izrađeni su od zmijasto raspoređenihcijevi, kao viseća ili ležeća izvedba !ozračenom pregrijaču toplina se saprodukata sagorijevanja uglavnom prenosi

zračenjem, te je i njihova konstrukcijapodređena tome 0zvedba im može bitizavjesna, pregradna ili ekranska



• Zagrijač vode %ekonomajzer & jenaknadna konvektivna kotlovskaogrevna površina sa zadatkom da

povisi temperaturu vode na ulazu uisparivač nešto ispod, ili sve dotemperature isparavnja na pritisku

kotla, pa i da se kod nekih izvedbi unjemu jedan dio vode i ispari



• $rugi zadatak zagrijača vode je da ješto više moguće snizi temperaturuprodukata sagorijevanja na izlazu iz

kotla, ako je zagrijač vode posljednjaogrevna površina u kotlu



• Za kotlove viših pritisaka, zagrijač vode je neophodan element za snižavanjetemperature produkata sagorijevanja

na izlazu iz kotla, jer je temperaturazasićenja za takve kotlove nerijetko do64/ KIGL, što bi uz neophodnutemperaturnu razlikzu, dovelo dotemperature produkata sagorijevanjana izlazu iz kotla sve do 93/ KIGL



• Za kotlove nižeg pritiska, kod kojih jetemperatura isparavanja niža od 18/KIGL, zagrijač vode nije neophodan



• "od kotlova termoenergetskih blokova, sobzirom na njihov termički koe*cijentiskorištenja, napojna voda na ulazu ukotao je regenerativnim zagrijavanjemdovedena na relativno visoku

temperaturu, tako da zagrijač vode kaoposljednja ogrevna površina nije umogućnosti da snizi temperaturuprodukata sagorijevanja na željenu mjeru,

pa kod takvih kotlova zagrijač vode nemože biti posljednja ogrevna površina Tuulogu tada vrši zagrijač zraka



• Po konstruktivnoj izvedbi, zagrijači vode susa glatkim cijevima za kotlove višegpritiska, ili sa vanjske strane orebrenim,

obično livenim cijevima ! kotlu su običnopostavljeni horizontalno sa poprečnimnastrujavanjem produkata sagorijevanjaGijevi su postavljene u koridornom poretku,

ili kod kotlova koji rade sa gorivima kojanisu sklona zaprljanju ogrevnih površina, ušahovskom rasporedu



• Btrujanje vode u zagrijačima vodegotovo obavezno je prostrujavanjemna račun napora napojne pumpe

Btrujanje vode može biti odozgo doleili, što je češće odozdo gore



• Zagrijač zraka je konvektivna kotlovska

ogrevna površina, redovno na kraju putaprodukata sagorijevanja u kojima se naračun produkata sagorijevanja zagrijavazrak potreban za sagorijevanje

• Povišena temperatura zraka u ložištuostvaruje prednosti prilikom sagorijevanjakoje se očituju u bržem sušenju goriva,

burnijem sagorijevanju i intezivnijemprenosu toplote zračenjem u kotlovskomložištu



• Prema načinu izmjene topline, zagrijačizraka mogu se podijeliti na'

• rekuperatorske, kod kojih ogrevnapovršina dijeli prijemnik i predajniktoplote i igra ulogu posrednika, kao kod

cijevnih i pločastih zagrijača zraka i• regeneratorske, kod kojih se ogrevna

površina naizmjenično opstrujavaproduktima sagorijevanja M kada segrije i zrakom M kada se hladi, kao kodrotacionih zagrijača zraka



• )sim navedenih osnovnih kotlovskihelemenata, kotlovsko postrojenje čini i

niz dodatnih elemenata bez kojih kotaonebi mogao raditi sigurno, e*kasno iekonomično, i takvi dodatni elementi se

jednim imenom nazivaju opremomkotla To su'• uređaji za napajanje i evakuaciju kotla,• uređaji za ventilaciju kotla,• uređaji za upravljanje procesima u kotlu,• uređaji za snabdijevanje gorivom



• Nedinični učinak savremenih parnih kotlovakreće se oko 1/// Kt2hL kod parametarasvježe pare do 9// KbarL i 53/ KIGL

•

$osta visok stepen iskorištenja savremenihparnih kotlova %84 J :/O, odnosno :1 J:9O& omogućava postizanje relativnopovoljnijeg ukupnog termičkog stepena

iskorištenja termoelektrane, što ukondenzacionom pogonu dostiže 93 J.1O



• ! toplanama sa čisto protutlačnimpogonom 43 J 83O, a ukombinovanom protutlačno+

kondenzacionom pogonu ./ J 5/O• kvivalentna potrošnja topline,

računajući na kotlu kod takvih stepeni

iskorištenja za l Kk-hL proizveden napragu elektrane, iznosi'



• u kondenzacionom pogonu 88// J1/9// KkN2k-hL,

•

u čisto protutlačnom pogonu .69/ J.8// KkN2k-hL,• u kombinovanom pogonu javnih

toplana 5/// J :/// KkN2k-hL, štose smatra niskom potrošnjom toplineza jedinicu proizvedene energije

Documents

prez_7_parni kotlovi (1)