Embed Size (px)
DESCRIPTION
Brodski generatori pare
Citation preview
|-
I
I
l 'II
Dr. Zmagoslav Prelec
BRODSKI GENERATORI PARE
Skolska knjiga, Zagreb l99O
ffi
- . j l
' , . : i | r , . : . , .
PREDGOVOR
ovaj urlZbenik proizasao je iz potrebe za djelom koje posebno obradujetematiku o-brodskim generatorima pare.
-zadatak mu je, prije svega, da studentima omogudi proudavanje tog vaZnogpodrudja brodostrojarstva, pruZajudi im nuZne temiljne spoznaje za
""sp1esn6rje5avanje brojnih problema s kojima 6e se susretati u-prakii.- . Djelo moZe posluZiti i kao prirudnik strudnjacima u
-brodogradnji i pomorstvu
koji se bave problematikom brodskih generatora pare. I n" .ul-o nji*u t Korisnoie posluZiti i onima koji se bave projektiranjem, da vise doznaju o pogonskimproblemima, njihovim uzrocima, mogu6nostima i nadinima rjesavanja, kao-i onimakoji rade u proizvodnji i pogonima, da obnove teorijska znanja nuZna radi kval!tetne izrade i optimalne eksploatacije.
Brodski generatori pare velika su skupin:r toplinskih uredaja, s brojnim karak-teristikama koje proizlaze iz specifidnih uvjeta prisutnih u Lrodskim reZimimarada, Sto svakako opravdava obraianje posebne paLnje toj problematici.
Praienje obradenog gradiva pretpostavlja solidno prio-znanie iz znanosti otoplini, mehanici fluida i dvrsroii materijala. Stoga se u razradi polLoinin poglavljanije ulazilo u detaljnija teorijska izvodenja i dokazivanla, tbli su doitrfuna"upostoje6oj strudnoj literaturi.
SadrZaj koji je obuhva6en u ovome udzbeniku potpuno je uskladen s progra-19m gredmeta koji se proudava na Fakultetu za pomorstvo i saobradaj Sveuiiilsta>vladimir Bakari6< u Rijeci, pod nazivom >Elisploatacija brodskih generatorapare<<' a.velikim dijelom posluZit ie i studentima tehnidkih fakulteta bro=dostrojar-skog smjera.
u prvom, uvodnom dijelu obraclene su osnovne znadajke brodskih generatorapare, da,se ditatelja na samome podetku opienito upozna s tim toplinskim ureda_jima, kako bi daljnje proudavanje gradiva bilo jednostavnije.
Termodinamske osnove generatora pare obradene su vrlo saZeto; koliko jepotrebno za povezivan.je s daljnjim tekstom, budu6i da je taj dio opseznije dostu-pan u ostaloj l i teratur i .
obrada gradiva, \oje se odnosi na gorivo iizgaranje, prilagodena je tekuiemgorivu jer se kod brodskih generatora pare uglavnom ono upotiebljavu. e.i-j"nukrutih i plinovitih goriva za brodske generatore pare danas je zanemariva jer sesvodi samo na pojedinadne, specijalne sludajeve.. znatna paLnja obra6ena je problematici toplinskog proraduna, pa je u vezi s
time dana zaokrtLenacjelina, koja omoguiuje piegledan uvid u taj dio giadiva.cirkulacija vode, te strujanje dimnih plinovfi zraka obradeni su"tako da se,
prije svega, prikaZe i uodi utjecaj tih funkcija na pogon generatora pare.
V
Veliki prostor dan je konstrukcijama brodskih generatora pare, gdje su de-taljno obradene glavne karakteristidne izvedbe koje se danas susreiu na brodovi-ma. Pritom su posebna poglavlja posve6ena pomo6nim konstruktivnim dijelovima,armaturi, pomo6nim uredajima za gorivo i automatskoj regulaciji.
Buduii da je udZbenik, prije svega, namijenjen buduiim voditeljima pogona,potanko su obradeni problemi vezani za kvarove, o5te6enja i odrZavanje brodskihgeneratora pare, a posebno znatenje dano je detaljima koji se odnose na ekono-midno vodenje pogona.
Na kraju se razmatra o dana5njim trendovima u razvoju brodskih generatorapare.
Koristim se prilikom da se posebno zahvalim prof. dr. Spiri Milosevi6u zbognjegova poticaja da pristupim izradi ovog djela i da ustrajem u tome. od velikepomoii u toku rada bili su njegovi savjeti i strudne napomene. Takoder se Zelimzahvaliti na korisnim primjedbama i prijedlozima koje su mi prilikom recenzijaove knjige uputili prof. dr. Dragan Martinovii i prof. dr. Ratko Zelenika.
Sve primjedbe i sugestije koje ditatelji budu uodili i dostavili primit 6u siskrenom zahvalno5iu-
U Rijeci, studenoga 1988. Zmagoslav Prelec
VI
] t
: b
;
S A D R Z e T
PREDGOVOR
1. oSNovNE zNaCIJTn BRoDSKIH GENERAToRA PARE1.1. RAZVOJ BRODSKE PARNE PROPULZIJE1.2. RAZVOJ BRODSKIH GENERATORA PARE1.3. NAMJENA GENERATORA PARE NA BRODOVIMA1.4. GLAVNI DIJELOVI GENERATORA PARE1.5. VRSTE BRODSKIH GENERATORA PARE1.6. OSNOVNB zNeCaJKE GENERATORA PARE1.7. POSEBNI ZAIjTJEVI ZA BRODSKE GENERATORE PARE
I 2. TERMODINAMSKE OSNOVE GENERATORA PARE2.1. PROCES U PARNOM POSTROJENJU2.2. PREDAJA TOPLINE U GENERATORU PARE
I128
1422ZJ
27
292931
F*rIcii a
r
3. GORIVO I IZGARANJE:.r. zNeCexB tgruCrH GoRrvA
3.1.1. Toplinska vrijednost .
li.l ili##"ii"r"-"'i,i . . : : : . . . I , . . . . ' . : . : : : .3.1.6. SadrZaj vode .3.1.7. Koksni broj3.1.8. Ostale znadajke
3.2. IzGARANJE u r-oZrSrrul GENERAToRA pARE3.2.L. Odnosi u procesu izgaranja3.2.2. Kolitina zraka za izgaranje3.2.3. Produkti izgaranja
4. TOPLINSKA BILANCA GENERATORA PARE4.1. TOPLINSKI TOKOVI U GENERATORU PARE4.2. TOPLINSKA ISKORISTIVOST GENERATORA4.3. TOPLINSKI GUBICI GENERATORA PARE
3535353636J I
4040404L4l4l4345
51515355
4.3.1. Gubitak zbog osjetne topline dimnih plinova (g1)4.3.2. Gtbirak zradenja i odvotlenja topline u okolinu (gr)
PARE
4.3.3. Gubitak zbog kemijski nepotpunog izgaranja (gr)4.3.4. Gubici zbog pojave dade (ga)4.3.5. Ostali eubici
4.4. KOLICINA GORIVA
5. OSNOVE TOPLINSKOG PRORACUNA GENERATORA PARE5.1, IZMJENA TOPLINE ZRACENJEM
5.1.1. Kirchoffov zakon zra(enja5.I.2. Zakon zraEenja crnog tijela5.I.3. Zratenje sivog tijela . 655.L.4. Izmjena topline zradenjem izmedu dviju velikih paralelnih crnih
povr5ina 665.1.5. Izmjena topline zradenjem izmedu dviju paralelnih povr$ina
razliditih emisija 665.1.6. Izmjena topline zradenjem izmeclu povr5ina koje zatvaraju jedna
drugu 675.1.7. Izmjena topline zradenjem plinova 6g
5.2. PRORAcUN r.OZrsTA . . 7r5.2.1. Toplinska bilanca loZi5ta 7L5.2.2. Ozratena povrdina u loZi5tu 735.2.3. Temperature u loZi5tu . 75
5.3. PRORACUN TONVEKTIVNIH OGRJEVNIH POVRSINA GENERA-TORA PARE5.3.1. Fourierov zakon provodenja topline5.3.2. Prijelaz topline konvekcijom5.3.3. Zra(enje plinova u dimnim kanalima i cijevnim snopovima5.3.4. Ukupni prijelaz topline na strani dimnih plinova5.3.5. Srednja logaritamska razlika temperature5.3.6. Koeficijent prolaza topline5.3.7. Utjecaj zaprljanja ogrjevnih povriina na prijenos topline5.3.8. Proradun isparivada generatora pare5.3.9. Proradun pregrijada pare5.3.10. Proradun zagrlja(,a vode5.3.11. Proradun zagrijata zraka .
6. CIRKULACUA VODE U GENERATORIMA PARE . 976.1. PRIRODNA CIRKULACIJA VODE N
6.1.t. Hidrodinamika prirodne cirkulacije 986.1.2. Faktori ogranidenja i pogonski problemi kod prirodne cirkulacije . 1016.1.3. Karakteristidni sludajevi prirodne cirkulacije I04
6.2. PRISILNA CIRKULACIJA . tO7
59606060
63636464
777781848687888990919394
6.2.1. Generatori pare s optodnom cirkulacijom6.2.2. Generatori pare s protodnom cirkulacijom
7. STRUJANJE DIMNIH PLINOVA I ZRAKA7.1. PRIRODNO PROVJETRAVANJE7.2. UMJETNO PROVJETRAVANJE
108108
ttl111tr2
7.3. PRORACUN STRUJANJA DIMNIH PLINOVA I7.3.1. Pad tlaka pri strujanju zraka i dimnih plinova
ZRAKA It4tL4
VIII
}
fI&
tl
;
I
f
7.3.2. Pad tlaka zbog otpora trenja 1157.3.3. Pad tlaka zbog lokalnih otpora 1167.3.4. Samouzgon dimnih kanala ltg7.3.5. Ventilator za zrak i dimne plinove tZO
GLAVNI KONSTRUKTIVNI DUELOU GENERATORA PARE tztLztrzt129T3Ir33138I4l
8.1. ISPARIVACI
8.1.3. Cijevi
ZAGRIJACI ZRAKA
8.1.1. Bubnjev i8.1.2. Komore
8.2.8.3.8.4.
PREGRIJACI PAREZAGRIJACI VODE
ARMATI]RA GENERATORA PARE I479.1. ZAPORNA ARMATURA I47
9.1.1. Parni venti l 1509.1.2. Napojni ventil (napojna glava) 1509.1.3. Ventil za otpjenjivanje i istiskivanje 1519.1.4. Ventili za drenaiu, odzradivanje i uzimanje uzorka 152
9.2. REGULACIJSKA ARMATURA 1539.3. ZASTITNA ARMATURA I54
9.3.1. Nepovratni ventili t549.3.2. Sigurnosni ventili
' 1,54
9.4. KONTROLNA ARMATURA I579. 4.1,. P okaziv a(i razine9.4.2. Manometri .9.4.3. Termometri
9.5. GRUBA ARMATURA
t57160160160
IO. SISTEM ZA GORTVO10.1. RASPRSTVANIE TEKUCEG GORIVA10.2. GORIONICI ZA TEKUCE GORIVO
70.2.7. Gononici s rasprdivanjem tlakom goriva .10.2.2. Gorionici s raspr5ivanjem komprimiranim zrakom10.2.3. Gorionici s raspr3ivanjem vodenom parom10.2.4. Gorionici s raspr5ivanjem djelovanjem centrifugalne sile10.2.5. Pomodni dijelovi gorionika
10.3. UREDAJI ZA PRIPREMU I OPSKRBU GORIVOM10.4. OSNOVNI POGONSKI UVJETI ZA. DOBRO RASPRSIVANJE I
IZGARANJE
11. KONSTRUKCUE BRODSKIH GEI\IERATORA PARE
165t6516816817r172t73r74176
t77
t7911.1. CILINDRICNI GENERATORI PARE I7g1I.2. SEKCIJSKI GENERATORI PARE 18011.3. GENERATORI PARE S TRI ILI CBTIru BUBNJA1I.4. VODOCIJEVNI GENERATORI PARE TIPA >INTEGRAL< 186
IX
200
l i
H11.5. GENERAToRI PARE BEZ KoNvEKTIVNoG rspenrveCroc
SNOPA 18811.6. GENERATORI PARE TIPA >D( L9lLI.j. GENERATORI PARE >ESD< I9411.8. GENERATORI PARE S VERTIKALNIM CIJEVNIM SNOPOM PRE-
GRIJACA PARE I9911..9. GENERAToRI PARE S MEDUPREcRIIaCBvT11.10. SPECIJALNI GENERATORI PARE zOL
11.10.1. Dvotladni generator pare 201LI.t0.2. Generator pare tipa >Loffler< 20311.10.3. Generator pare s loZiStem pod tlakom (>Velox<) 204
11.11. GENERATORI PARE NA ISPUSNE DIMNE PLINOVE (IJTTLIZA-TORr)
11.12. OSNO'r'NI NACINI POVEZIVANJA UTILIZATORAII.l2.l. Spoj utilizatora i loZenog dvotladnog generatora pare
' 11 .12.2. Spoj utilizatora s pomo6nim loZenim generatorom pareLl.I2.3. Spoj utilizatora s dva pomo6na loZena generatora pareLI.t2.4. Samostalni utilizator s vlastitim parnim bubnjem
12. KONSTRUKTIVNI MATERUALI ZA GRADNJU GENERATORA PARB12.1. POGONSKI UVJETI ZA MATERIJALE12.2. OSNOVNE ZNACAJKE MATERIJALA12.3. SMJERNICE ZA UPOTREBU CELIKA PRI POVISENIM TEMPE-
RATURAMA
2052082082r22t62L8
2t92t9220
220
22L22L222222
a a A
225226228228229230
z J t
237
12.4. KLASIFIKACIJSKI PROPISIDIJELOVA GENERATORA
I PRORACUN CVRSTOCE GLAVI{IHPARE
12.4.1. Konstruktivni tlak12.4.2. T emperatura stijenke12.4.3. MateriialiL2.4.4. DopuSteno naprezanje12.4.5. Faktor spoja (vara)12.4.6. Minimalna debli inastijenke belavnih cilindridnih pla5teva, bub-
njeva i komora pod unutarnjim tlakom
AUTOMATSKA REGULACIJA GENERATORA PARE13.1. REGULACIJA OPTERECENJA13.2. SISTEM ZA UPRAVLJANJE GORIONICIMA13.3. REGULACIJA VISKOZNOSTI GORIVA13.4. REGULACIJA NAPAJANJA13.5. REGULACIJA TEMPERATURE PREGRIJAVANJA
13.5.1. Regulacija s dimne strane13.5.2. Regulacija s parne strane
13.6. AUTOMATSKI RAD GENERATORA PARE
X
14. VODA ZA BRODSKO PARNO POSTROJENJE
222223
13.
231.ZJL
235
14.1. VRSTE VODE
},
II
r
i
I
; :
Il
;
;
14.l..L Sirova (prirodna) voda14.1.2. Morska voda14.1.3. Destilirana voda
14.2. POGONSKI PROBLEMI U GENERATORU PARE S VODNESTRANE14.2.L. Kamenac ."J.4.2.2. Korozija .14.2.3. Odno5enje
14.3. PRIPREMA I OBRADA NAPOJNE VODE14.3.1. Spredavanja stvaranja kamenca14.3.2. Spredavanje korozije14.3.3. Termidko otplinjavanje14.3.4. Kemijsko odvajanje kisika14.3.5. Spredavanje odnoSenja kapljica
14.4. KONTROLA KVALITETE VODE
15. KVAROVI I OSTECENJA GENERATORA PARE15.1. BUBNJEVI I KOMORE15.2. CIJEVI
15.2. L. Pregrijavanje materijalat5.2.2. Kotozija s unutra5nje strane15.2.3. Korozija s vanjske strane15 .2 .4 .E roz i j e . . .'J.5.2.5.
Zamor materijala
16. POGON I ODRZAVANJE BRODSKIH GENERATORA PARE16.1. PRIPREMA ZA POGON15.2. DOVODENJE POD RADNI TLAK16.3. KONTROLA U POGONU16.4. POREMECAJI U POGONU
16.4.1. Niska ili visoka razina vode16.4.2. Slabo provjetravanje16.4.3. Puknu6e cijevi
16.5. ZAUSTAVLJANJE RADA16.6. RADOVI IZVAN POGONA
16.6.1. Mokro konzerv i ranie16.6.2. Suho konzerviranie
16.7. PREGLEDI I CISCENJEt6.7.t. Unutra5nji pregled16.7.2. Yanjski pregledt6.7.3: SluZbeni pregledi i ispitivanja 274
237238238
23823823923923923924224424424424s
247247248248252253. r<A
254
269270270270271271272272272273Z I J
274
257257268
277277278283
EKONOMIENO VODENJE POGONA GENERATORA PARE17.1. GUBICI TOPLINE IZLAZNTH DIMNIH PLINOVA17.2. KONTROLA PROCESA IZGARANJA
l r
17.
17.3. GUBICI ZBOG NEPOTPUNOG IZGARANJA
XI
17.4. UTJECAJ OPTERECpNTa NA EKONOMICNOST PoGoNA . .17.5. UTJECAJ ODSOLJAVANJA NA EKONOMICNOST POGONA .17.6. urJECer onnZavANJA NA EKoNolarCNosr pocoNA . .
18. MOGUCNOSTI RAZVOJA BRODSKIH GENERATORA PARETs . pOvBCaND TERMODINAMSKE ISKORISTIVoSTI RADNoG
CIKLUSA18.2.POVECANJE TOPLINSKE ISKORISTIVOSTI GENERATORA
PARE18.3. KONSTRUKTIVNI DIJELOVI OGRIE'{NIH pOvRSTNa
18.4. POBOLJSANJE PROCESA IZGARANJA18.5. USAVRSAVANJE KONTROLE, REGULACIJE I AUTOMATIZA-
CIJE POGONA . .PRILOZILITERATURA
287
287
284285285
288289289
291293325
X I I
r ;
l;
;
IlII
1. OSNOVNE ZNAEAJKE BRODSKIHGENERATORA PARE
1.1. RAZVOJ BRODSKE PARNE PROPULZIJE
Od pronalaska parnog stroja i njegova prvog uvodenja kao brodskog pogon-skog uredaja, razvoj brodskih propulzijskih sistema prosao je kroz vise faza, takoda su se kao pogonski uredaji upotrebljavali parni stapni stroj, Ottov motor, parnaturbina, Dieselov motor, kombinacija parnog stapnog stroja i parne turbine (sistemBauer-wach), plinska turbina, kombinacija plinske turbine i Dieselova motora(sistem Pescara), elektridni pogon i nuklearni pogon.
Parni stapni stroj ugraden je prvi put na brod >Clermont< L807. godine. Dodrugog svjetskog rata je kao propulzijski uredaj prevladavao parni stapni stroj, iprema broju ugradenih jedinica i prema njihovoj nosivosti. Nakon drugog svjet-skog rata zapodinje dominacija motornog Dieselova pogona. Usporedo s gradnjomvelikih brodova naglo se smanjuje primjena parnih stapnih strojeva pa se njimau posljednje vrijeme koriste djelomidno jos na remorkerima i ledolomcima, zbogmoguinosti velikog preoptere6enja te na luksuznim putnidkim brodovima manjenosivosti zbog vrlo mirnog rada.
Prva parna turbina snage 1750 kW ugradena je 1894. godine na brod >Turbi-na< koji je imao nosivost 42 t. zbog znadajnih prednosti (manja masa i ugradbenedimenzije, velike snage po jedinici, Siroko podrudje regulacije snage i broja okre-taja, velika trajnost, miran pogon) primjena parnih turbina naglo je pove6ana,narodito u brodovima velike nosivosti. Medutim, gradnjom Dieselova motora nateska goriva, velikih snaga, parna turbina biva opet potisnuta, osim kod velikihratnih jedinica, brzih putnidkih brodova te tankera velike nosivosti.
Velik poticaj razvoju i gradnji brodskih parnih propulzijskih postrojenja po-dinje narodito u drugoj polovici Sezdesetih godina, zbog gradnje velikih tankerapogonske snage od 25 000 do 30000 kW, pa i viSe. Osim toga, zanimanje za parnipogon pove6alo se kada su se podeli graditi veliki i brzi brodovi za prijevozkontejnera, s instaliranim snagama pogonskih strojeva do 2 x 25 000 kw, pa i vise.
Ne moZe se odrediti o5tra granica za primjenu Dieselova motora i parneturbine kao propulzijskog stroja; za snage manje od 15000 kW dominantan je
H
It
I
c l-J
l a! nl-
Dieselov motor, od 15 000 do 20 000 kW primjenjuje se podjednako parna turbinai Dieselov motor, a za snage ve6e od 20000 kW prevladava parna turbina.
1.2. RAZVOJ BRODSKIH GENERATORA PARE
Brodski generatori pare (parni kotlovi) namijenjeni su proizvodnji pare kojasluLi za propulziju, pogon pomodnih strojeva i uredaja te za razlitite brodskesluZbe. Kapacitet i parametri proizvedene pare ovise o namjeni kojoj generatoripare moraju udovoljiti na brodu.
Brodski generator pare datira se od 1807. godine, odnosno od dana kada jeza pogon broda >Clermont<< prvi put primijenjena vodena para.
Prvi korak u razvoju brodskih generatora pare tzy. je "Skotski" kotao (slika
1 . 1 ) .Sve do drugog svjetskog rata Skotski je kotao bio najde56e ugradivan brodski
proizvodad pare.
l . l . Skotski koraoLegenda: l-plait bubnja, 2-plamenica, 3-skretna komora,4-dimne cijevi,5-kotve, 6-spreZnja-ci, 7-ukrepe, S-parni domlzvor: 6, llll34
i 8 c i
;&;rdk" :&r:,,jt
i
FrII
Prvi Skotski kotlovi bili su izradeni zakivanjem i uglavnom loZeni ugljenom,a kasnije se preslo na zavarene konstrukcije i loZenje tekuiim gorivom. Frimjena
PIygih goriva omoguiila je porast kapaciteta tim jedinicama, pove6anjem sieci-fidnih optere6enja ogrjevnih povrsina, a varenom konstrukcijom dodatno je ima-njena masa ugradenih materijala, sto je bilo narodito znatajno za primjenu nabrodovima.
Zamjenom klasidne skretne komore vodenim cijevima proiza5li su modernijigeneratori pare poznati kao >Howden-Johnson< i >>capus< (slika 1.2), kod kojih
PRESJEK C-C
A I B !
Sl. 1.2. Parni kotao >Howden - Johnson<Legenda: l-plast bubnja, 2-plamenica, 3-dimne cijevi, 4-kotveni vijci, 5-parni dom, 6-konvek-tivni snop isparivada, 7-pregrijad pareIzvor: 6, Il46
je znatno povecan jedinidni kapacitet, pospjesena je cirkulacija vode, smanjenamasa te pobolj5ani elastidnost konstrukcije i sigurnost u pogonu.
-Parametri pare kotlova cilindridnih konstrukcija, kojima pripadaju i sva triprethodno spomenuta tipa, uglavnom su odgovarali zahtjevima ipotrebima parnihstapnih strojeva. Danas kao pomodne jedinice imamo izvedbe tzv. tipa,St"um-bloc<, koje imaju slidne osnovne konstruktivne elemente kao Skotski kotao. odno-sno: plamene cijevi (plamenice), dimne cijevi i skretne komore.
O o , l $ O
Pojavom parne turbine, kao propulzijskog stroja, nastaje druga etapa u raz-voju i gradnji brodskih generatora pare, dija konstrukcija sve vi5e gubi oblikklasidnih kotlova, pa im je stoga primjerniji naziv generatori pare.
Sekcijski generator pare (slika 1.3) dobio je ime zbog vodenih komora sekcij-ske izvedbe.
PRESJEK A.A
i - B
Sl. 1.3. Sekcijski generator pareINor : 6 , l I lT l
Njegove glavne prednosti, u odnosu na Skotski kotao, jesu ove: pove6anikapacitet, povi5ene velidine stanja proizvedene pare, povedana elastidnost kons-trukcije te smanjena masa i ugradbene dimenzije. Na njima su bile ugradivanenaknadne ogrjevne povr5ine, kao zagrijadi zraka ili zagrijadi vode.
Sekcijski generatori pare uglavnom su bili koriSteni kao glavni generatoripare, odnosno radi opskrbe parom propulzijskih strojeva.
Prvi brodski generator pare koji je konstruiran specijalno za brodske uvjeterada je >'Yarrow<< s tri bubnja (slika 1.4). Prve izvedbe imale su ravne snopoveisparivadkih cijevi, a pregrijadi su bili smje5teni u izlaznom dijelu prema dimnjaku.
4
r ;l
Sl. 1.4, )Yarrow<< generator paremor: 6, lll57
Zbog poviSenja temperature pregrijane pare pregrijad je premjesten u cijevnisnop, odnosno u podrudje vi5ih temperatura dimnih plinova, blize lozistu.-Kaonaknadna ogrjevna povrsina najdesde je ugradivan zagrljat, zraka. Najvise takvihjedinica ugradeno je na engleskim i francuskim ratnim i trgovadkim brodovima.
Daljnja razvojna etapa bila je gradnja vodocijevnih izvedbi, od kojih supoznati generatori pare tzv. rrD<-izvedbe, s okomitim cijevima (slika 1.5),tb >In-tegral<<-izvedbe, s kosim cijevima. pregrijadi su smjesteni izmedu p*og i drugogisparivadkog snopa, a kao naknadne ogrjevne povrsine ugradivani su zagriiaelvode i zagrijati zraka.
Takvi generatori pare gradeni su uglavnom kao glavne jedinice za parnupropulziju, a na brodovima su bili ugradivani u parovima, simetridno postavljeni.
Generatori pare koje svrstavamo u specijalne izvedbe (>La Mont<, >>Benson<<."Sulzer., , 'Velox,,. >Loffler<) nisu se mnogo primjenjivali na trgovadkim brodovi-
!II
I
Sl. 1'5. >D<< generator Parelmor: 6, l l l82
ma, a narodito ne na tankerima. Oni su razvijani i vi5e prilagodavani uvjetima i
potrebama ratnih brodova.Gradnjom velikih tankera s parnom propulzijom preslo se na izvedbu paro-
proizvodniir sistema s jednim glavnim i jednim pomoinim generatorom pare. Toje uvjetovalo gradnju jedinica vrlo velikih kapaciteta s visokim pogonskim parame-
irima 1ttat, tJmperatura) proizvedene pare. Tako je razvijeno viSe tipova suvre-
menih izvedbi, specijalno namijenjenih brodovima najve6e nosivosti. To su uglav-
nom izvedbe s ueii- ozradenim isparivadkim povriinama i sa stropno smje3tenimgorionicima , koji omogu6uju efikasnije izgaranje pri mali-m vi3kovima zraka.
Efikasnost izgaranja pospje5uje oblik loZi5ta i trajektorija plamena i dimnih pli-
nova u obliku slova ',lJr., prema demu je takva izvedba i dobila ime (slika 1.6).
Takve konstrukcije imaju dva dimna prolaza. Prvi je prostor zaptaYo loZiite,a u drugom prolazu smje5teni su cijevni snopovi dodatnih ogrjevnih povriina.
Kroz loZiSte plamen se kre6e od gorionika prema podu, a u drugom dimnom
kanalu dimniie plinovi kreiu od poda okomito prema izlazu odnosno dimnjaku.
6
iz dva prostora oblozenih ekranskim cijevima: u prvom je smjesteno loziste, a udrugom dijelovi ogrjevne povrsine. oni su medusobno odvojeni nepropusnommembranskom stijenkom kroz koju dimni plinovi prolaze samo donjim dijelom,gdje su membranske cijevi razmaknute i tako'omogu6uju prolaz iz jednog prostorau drugi.
Uljni gorionici smjedteni su na krovnom dijelu loZi5ta pa tako plamen odnosnodimni plinovi imaju putanju u obliku slova >lJ<, prema demu su takve jedinice idobile svoje ime. Takav oblik i konstrukcija loZi5ta omoguiuju duZi i bolji kontaktzraka s desticama goriva, dime se poboljsava izgaranje s minimalnim pretidkomzraka Q.: 1,03 + 1,05).
Dimni plinovi izlaze iz loZi5ta kroz prolaze na donjem dijelu loZi5t a i ulazeu drugi prostor, gdje su smjesteni pregrijadki snopovi (primarni i sekundarni) izagrijat, vode (ekonomajzer) .
Regulacija temperature pregrijane pare izvedena je s pomo6u povrsinskoghladnjaka smjestenog u parnom bubnju, gdje para kroz regulacijski ventil ulaziiza. primarnog pregrijada pa se dodatno pregrijava u sekundarnom pregrijadu izkojeg izlazi prema potro5adima.
Takve jedinice najde56e su opremljene jo5 zagrijatem zraka regenerativnogtipa (rotacijski), u koji dimni plinovi tilaze iza zagrijah vode, tako da se sto visesmanji izlazna temperatura dimnih plinova (dak do 115 "C), odnosno izlazni gubici,i tako se maksimalno poveia stupanj iskori5tenja generatora pare.
osnovni opis tog generatora pare moZe se upotpuniti ovim konstrukcijskimosobinama:
1. konstrukcija je potpuno varene izvedbe, kompaktna, elastidna, bez ekspanzij-skih spojeva;
2. dimni prostor je potpuno nepropustan i zatvoren membranskom stijenom, stoomoguduje konstrukciju s laganom izolacijom, jer se dimni plinovi s visokomtemperaturom nigdje s njome izravno ne dodiruju;
3. konstrukcija i geometrijski oblik loZi5ta omoguiuju izgaranje s minimalnimpretidkom zraka;
4. smjestaj i oblik ogrjevnih povrsina omoguiuje lak pristup pri pregledu i dis6e-n ju ;
5. masa je ugradenog materijala mala zbog minimalne nosive konstrukcije i maletoplinske izolacije, pa je specifidna proizvodnja pare po jedinici mase konstruk-cije vrlo velika, Sto je narodito bitno za brodske potrebe.
Izvedba slidna toj konstrukciji brodskog generatora pare, ali sa dva bubnja,prikazana je na slici 1.18. To je jedna od modificiranih izvedbi >D<-tipa generatorapare s krovno smjeStenim gorionicima. Sistem za regulaciju temperature pregrijanepare rijesen je s pomo6u ohladivada pare smjeStenog na bodnom dijelu konstruk-cije, gdje se toplina oduzima ulaznim zrakom.
20
Pode5avanjem kolidine pare koja prolazi orebrenim cijevima tog izmjenjivadapostiZe se Zeljeni udinak u regulaciji izlazne temperature pregrijane pare.
$. 1.f8. Modificirani "D"
brodski generator pare (>Foster Wheeler")
Brodski generator pare, prikazan na slici 1.19, ima izvedbu regulacije tempe-rature pregrijanja s pomoiu regulacijskog snopa zagrijah vode, koji je smje5tenu dijelu okomitog dimnog kanala, usporedo s drugim snopom pregrijada. Ovdjese temperatura pregrijane pare regulira s pomo6u regulacijskih dimnih zaklopkismje5tenih iznad cijevnih snopova; njihovim pode5avanjem regulira se kolidinadimnih plinova koja struji pregrijadkim snopom, odnosno regulacijskim snopomzagrijata vode. Na taj se nadin mijenja toplina koju preuzima pregrijadki snop,a time i temperaturaizlazne pare, koja bi inade, zbograzlltitih optere6enja, imalarazliditu vrijednost.
2l
propuhi€a&de _
propuhi6adad6
Fg&ciiskisnop
rogulactske klapne
cljed bodnog
nosdiprofil
Progriiad
skelnl ilm
propuhiv.d 6rds
skrelni lim
pregrijaaa
bo6m dna
t'I
1-/
Sl. 1.19. Brodski >D<< generator pare (>Foster Wheeler<)
-TAVRSTE BRODSKIH GENERATORA PARE
Podjela brodskih generatora pare moZe se temeljiti na razliditim karakteristid-nim pojedinostima, a ovdje 6e se iznijeti samo one najde5ee:L. Prema namjeni, brodski se generatori pare mogu biti:-2
€leytit-btqdSfi-g".r"tutori pare, koji su namijenjeni opskrbi glavnih propulzij-skih strojeva vodenom parom,
Tpomojfii brodsk-igeneratori pare, koji su namijenjeni opskrbi vodenom pa-' rom pomoinih strojeva (turb.opumpe, turbogeneratori) i pomo6nih sistema
(grijanje tereta, grijanje goriva, domaiinske potrebe i slidno).
22
2. Prema mediju koji prolazi kroz cijevi:- vodocijevni generatori pare koji u cijevima
plinove,- dimnocijevni generatori pare, kojima kroz cijevi struje dimni plinovi, a oko
njih se nalazi voda.3. Prema poloZaju cijevi:
- kosocijevni generatori pare,- strmocijevni generatori pare,- kutnocijevni generatori pare.
4. Prema nadinu oslobadanja toplinske energije:- generatori pare s loZi5tem (loZeni),- generatori pare na ispu5ne plinove iz motora (utilizatori),- nuklearni generatori pare.
5. Prema vrsti cirkulacije:- generatori pare s prirodnom cirkulacijom,- generatori pare s prisilnom cirkulacijom. koja moze biti optodna ili protodna.
6. Prema vrsti provjetravanja (ventilacije):- generatori pare s prirodnom ventilacijom,- generatori pare s prisilnom (tladnom ili usisnom) ventilacijom,- generatori pare s induciranom ventilacijom
Daljnja podjela generatora pare moZe se izvoditi ako se uzmu u obzir idruge konstruktivne ili proizvodne znadajke, ali ovdje ih neiemo spominjatijer su one manje.vaLne i malokad se primjenjuju.
imaju vodu, a oko cijevi dimne
II
tIk
1.6. OSNOVNE ZNAENITE GENERATORA PARE
Kod opisivanja i definiranja generatora pare navode se karakteristidne velidinena temelju kojih se moZe ste6i osnovni uvid u njegovu konstrukciju, velidinu,kvalitetu i namjenu. Osnovne znadajke generatora pire jesu:1. Ttak generatora pare. Definira se ovim velidinama:
(1) Dopusteni ili konces1jst1114< To je najvisi tlak kojim se smije voditi pogongeneratora pare.
-Toj velidini prilagodeni su sigurnosti ventiii; kada ie"po_stigne najvi5i tlak oni treba da se otvor". Nu temelju njegove velidirieproradunava se dvrstoia svih tladnih dijelova getreraloru- pire (bubnja,komora, cijevi, itd.). on je obidno 5% ieei od iormalnog radnog tlaka uparnom bubnju.
(2) Radni ili pogonski tlak u generatoru pare (u parnom bubnju). on je, kaosto je vei prije spomenuto, obidno 5% manji-od dopustenog tlaka, a ta je
_,. velidina jednaka tlaku u parnom bubnju za vrijeme rada.(3) lzlazni tlak iz pregrijada.pa_re. To je stvarni tlai< pare na izlasku iz genera_
tora pare (iza pregrijada). on je manji od radnog tlaka zavelidinu lubitkazbog strujania \r9z pregrijad. ovisno o konst.ikciji i veridini pre[rijada,_ taj tlak je za od 5 do I0"/" manji od radnog tlaka u bubnju.2. Temp_eratura pregrijane pare. To je temperatura koju ima pu.u .ru izlasku iz
pregrijada pare. TeZnja za sto veiim stupniem iskorisienja pu.rrog ciklusa vodinastojanju da se postigne sto visa temperatura pregrijatr" put", t6;a ie, medu-
23
tim, ogranidena razvojem tehnologije, odnosno dvrstoiom materijala kod viso-kih temperatura. Najve6e ekonomske temperature pregrijanja danas su zastacionarna postrojenja do 650'C, a na brodovima do 550'C.
3. Kapacitet (utin) generatora pare. On zapravo predstavlja proizvodnju pare ujedinici vremena, a definira se ovim velidinama:(1) Normalni kapacitet. To je ona velidina kod koje generator pare normalno
radi s maksimalnim stupnjem iskori5tenja. Mjerodavan je za projektiranjecjelokupnog parnog postrojenja. Najde56e je to 80% maksimalno trajnogkapaciteta.
(2) Maksimalni trajni kapacitet. To je velidina proizvodnje koju generator paremoZe postidi u kontinuiranom radu. Na temelju njega proradunavaju se iprojektiraju ogrjevne povr5ine i propusne mo6e sistema. Obidno je 20%ve6i od normalnog kapaciteta.
(3) Maksimalni kratkotrajni kapacitet. To je velidina proizvodnje koju genera-tor pare moZe posti6i u trajanju od 30 minuta.
(4) Minimalni kapacitet. To je tehnidki minimum proizvodnje pri kojoj uredajigeneratora pare mogu joS kontinuirano raditi u sigurnom i trajnom pogonu.
Da bi se mogao steii uvid u velidinu kapaciteta (proizvodnje) paroproizvodnihjedinica razliditih parametara (tlak, temperatura pregrijanja), odnosno da bi sepri usporedbi mogli iskazati zajednidki pokazatelji, desto se primjenjuje pojamtzv. >>normalne<< pare. To je zapravo suho-zasi6ena para proizvedena iz vode od0"C, pri atmosferskom tlaku 0,1013 MPa. Skladno tome, sadrZaj topline, odnosnoentalpija >>normalne<< pare, iznosi 2662 kJlkg, pa je odnos izmedu proizvedenepare D bilo kojih parametara i kolidine
"normalne<< pare Dn dan izrazom
Dn _ ip - i ,
D 2662
gdje je io [kJ/kg] entalpija proizvedene pare, a i, [kJ/kg] entalpija napojne vode.Odredivanjem proizvodnje tako definirane >>normalne< pare mogu se usporeditikapaciteti generatora pare s razliditim pogonskim parametrima proizvedene pare.
Pored navedenih osnovnih karakteristika, kao zna(ajne velidine navode sejoS: stupanj iskoriStenja generatora pare, temperatura izlaznih dimnih plinova itemperatura napojne vode.
Osim toga, radi sagledavanja pona5anja u pogonu potrebno je poznavatikarakteristidna specifidna optere6enja generatora pare, odnosno:1) Specifiino optere6enje loZi5ta je kolidina topline koja se razvlja po jedinici
volumena loZiSnog prostora, iz (ega proizlazi da je
( 1 - 1 )
( t - 2 )Q , B ( H , t + V t C L t L t )ot : v : r : v ,
f \YlL m t I
gdje je q, [m'] specifidno opteredenje volumena loZi5nog prostora, B [kg/s] kolidinagoriva, H. [kJ/kg] donja toplinska vrijednost goriva, [ [m3/kg] potro5nja zrakapri izgaranju 1 kg goriva, Cr [kJ/m3K] specifidna toplina zraka kod ulaza u loZiSte,/., ['C] temperatura ulaznog zraka u loZi5te, V, [-'] volumen loZi5nog prostora,a Qr [kW] ukupna toplina dovedena u loZi3te.
24
I Irl
Specifidno optereienje loZiSnog prostora razlikuje se kod razliditih konstruk-cija generatora pare, a orijentacijske velidine dane su u tablici 1.2.
Tablica 1.2. Specifidna opteredenja loZi5ta
2) Specifitno maseno opterecenje isparivata definirano je kao kolidina pare kojase proizvodi po jedinici ogrjevne povr5ine isparivada u jedinici vremena, odno-sno
D l r s lQ" :11 L -4- I ( 1 - 3 )
gO!9 je q.- [kg/m2s] specifidno maseno optereienje povr5ine isparivada, D [kg/s]kolidina proizvedene pare, a ,4oo [-t] povr5ina isparivada.
orijentacijske vrijednosti specifidnog masenog opteredenja povrsine ispari-vala prikazane su u tablici 1.3.
3) Specifinno toplinsko optere6enje ogrjevnih povrSina definirano je kao kolidinatopline koju prenosi jedinica povrSine pojedine ogrjevne povrSine u jedinicivremena, pa sli jedi da je:
Vrsta generatora pare q, [kWm3]
cilindridni generatori pare s plamenicima, loZeni tekudim gorivom 800 do 1 100
vodocijevni brodski generatori pare, loZeni teku6im gorivom 6ffi do 1200
vodocijevni generatori pare na ratnim brodovima, loZeni teku6im gorivom 1800 do 3500
stacionami strmocijevni generatori pare, loZeni ugljenom praiinom 2ff) do 350
Tablica 1.3. Specifidna masena optere6enja powline isparivada
Vrsta generatora pare q" fkglm,hl
kosocijevni ili strmocijevni generatori pare s neekraniziranim loZistem 35 dor 55
kosocijewi ili strmocijevni generatori pare s ekraniziranim loZiltem 55 do 70
generatori pare s intenzivno ozradenom ogrjevnom povr5inom 70 do 100
brodski cilindridni generatori pare (Skotski, Steambloc) 15 do 25
brodski vodocijevni generatori pare s prirodnom cirkulacijom 35 do 70
brodski vodocijevni generatori pare s prisilnom cirkulacijom 50 do 100
brodski vodocijevni generatori pare na ratnim brodovima do 150
25
(1) specifidno toplinsko optere6enje isparivada
I
Ie',:fi:P!#
(2) specifidno toplinsko optere6enje pregrijada pare
+or: f f
D f r s lQvo: 4ro L t r r l
I tw'1L r " ? l .(1 - 4)
( 1 - s )
( 1 - 7 )
gdje je q"1 [kWm2] specifidno toplinsko optere6enje povr5ine isparivada,D [kg/s] proizvodnja pare, ir, [kJ/kg] entalpija pare na izlazu iz parnogbubnja, lr, [kJ/kg] entalpija vode na ulazu u parni bubanj odnosno naizlazuiz zagrijata vode, -4,,0 [m2] povr5ina isparivada a Q*o [kW] toplina predanaisparivadu.
gdje je qep[kWm2] specifidno toplinsko opteredenje povriine pregrijadapare, A, [m2] povr5ina pregrijada pare, a O, [kW] toplina predana pregri-jadu pare.
(3) specifidno toplinsko optere6enje zagrijada vode
O,,, _D (i2i - iNV) try I (l _ 6)Qozv: ̂ . r : A^ L
" r t I
gdje je qoru [kWm,] specifidno toplinsko oprereienje zagrijala vode, i,,.y[kJlkg] entalpija napojne vode, Aru [m2] povr5ina zagrlja(a, a Qr, lkWltoplina predana zagrijadu vode.
4) Specifiino optere6enje vodenog ogledala je kolidina proizvedene pare po jedinicipovrSine vodenog ogledala parnog bubnja, odnosno
ili
V o D v , ' l m 3 I4vo:1; : A,n- L, - t l (1 - 8)
gdje je qy6 [kg/s m2 ili m3A m3] specifidno optere6enje povrSine vodenog ogle-dala, v3, [m3ikg] specifidni volumen zasiiene pare u bubnju, a Auolm2fpovr5inavodenog ogledala.
Ta karakteristidna velidina zna(ajna je radi kontrole dimenzija parnogbubnja, jer o njoj ovisi vlaZnost zasiiene pare koja izlazi iz bubnja. Sto jevelidina specifidnog optereienja vodenog ogledala parnog bubnja ve6a, odvaja-nje mjehurila pare od vode zbiva se na manjoj povr5ini, pa je i mogu6nostpovladenja kapljica vode s parom znatno veea.
5) Specifiino opteredenje volumena parnog prostora jest proizvodnja pare po jedi-nici volumena parnog prostora iznad vodenog ogledala, odnosno
26
D f r e l4*: V* L. *r--J
ff
itiD u . . f 6 l Iq * : v * L . n ' t j ( 1 - 1 0 )
gdje je 4v9 [k_g/s m3 ili m3/s m3] specifidno optere6enje volumena parnog prosro-,u, u.lpo [m3] volumen parnog prostora u bubnju iznad vodenog ogtedita. rospecifidno optere6enje takoder utjede na kvalitetu (vlaZnost) iltaine pare izbubnja.
1.7. POSEBNI ZAHTJEVI ZA BRODSKE GENERATORE PARE
- S obzirom na specifidne uvjete rada na brodu, brodski generatori pare morajuudovoljavati nekim specifidnim zahtjevima:1. Pogonska sigurnost najvaZniji je zahtjev jer o tome izravno ovisi sigurnost
ditavog broda i njegove posade.Jednostavna konstrukcij_a, koja omogu6uje lak pregled, popravak i odrZavanje.Jednostavno posluZivanje i rukovanje jer na brodovima treba radunati s des6imizmjenama posade (pogonskog osoblja), kojoj treba omogu6iti brzo upoznava-nje i spremnost za upravljanje pogonom.Fleksibilnost u pogonu , tj. sposobnost prilagodbe naglim promjenama oprere-6enja, posebno pri manevriranju brodom. s time u vezi vlzna ie i mosudnostprihva6anja preoptereienja, da bi se u nenormalnim uvjetima (lose atmo-sferskeprilike, opasan poloZaj) osigurala sigurnost broda.Mogudnost brzog upu6ivanja, da bi se izbjegla nepotrebna danguba u luci.Mogu6nost rada pri nenormalnom poloZaju broda, tj. pri bodnom nagibu broda* 30' te poniranju broda + 12".Sto laksa konstrukcija, !a bi brod bio optereien sa Sto manje nepotrebnogtereta. zbogtoga su brodski generatori pare, u pravilu, vise specifidno opterel6eni.visoki stupanj iskoristivosti, radi smanjenja pogonskih troskova goriva kojinajvi5e utjedu na cijenu brodskog prijevoza.Prilagodenost (neosjetljivost) na rad s razliditim kvalitetama goriva, jer segorivo nabavlja u razliditim dijelovima svijeta, zbog tega njegove pojedinekarakteristike katkad i znatno variraiu.
2 .J .
4.
5 .6 .
8 .
9 .
Da bi se moguie nepravilnosti u pogonu kao i eventualne havarije ogranidilena najmanju mjeru, drLavna brodska klasifikacijska i osiguravajuia druStva izdalasu stroge propise o projektiranju, izradi i eksploataciji brodskih generatora pare.Tu se, u prvom redu, podrazumijevaju nadin proraduna pojedinih kljudnih dijelo-va, kvaliteta materijala i nadin njegova testiranja, propisi o opremi odnosno aima-turi generatora pare, nadin ispitivanja generatora pare, periodidni inspekcijskipregledi koji se provode neovisno o stanju generatora pare, tehnidka doliumenta-cija koja mora biti uvijek na raspolaganju, strudno znanje pogonskog osoblja tenadin njegova provjeravanja.
27
I
2. TERMODINAMSKE OSNOVEGENERATORA PARE
2.1. PROCES U PARNOM POSTROJENJU
U toplinskim procesima dija je osnovna shema prikazana na slici 2.1, gdje sekao radni medij koristi vodena para, praktidki bi bilo vrlo te5ko provesti Cartnotovciklus. Naime, kako je vidljivo iz dijagrama Z-s (slika 2.2), da bi se dobila vrelavoda stanja 2, trebalo bi prekinuti proces kondenzacije todno u stanju 2' teadijabatski komprimirati takvu vlaZnu paru do tlaka isparavanja p,. Tu bi nastalete5koie zbog rada s nehomogenom mje5avinom, u kojoj postojiteLnja da se parnafaza odvoji od tekude. Osim toga, pri kompresiji jade bi se zagrijavala sti5ljivaparna faza, dok bi nesti5ljiva tekuia faza ostala hladnija. Zbogtoga se na krajukompresije ne bi dobila vrela voda stanja 2, ve( neka smjesa pregrijane pare ihladnije vode.
PREGRUAC IPAFE I
lr**,""fJ \
f0i#^
*o"otn*t?
Sl. 2.1. Osnovna shema parnog procesa Sl. 2.2. T-s dijagram parnog procesa
29
Mnogo je jednostavnije provesti kondenzaciju do kraja, tj. do todke 6, tedobiveni kondenzat tladiti pumpom na tlak koji je u generatoru pare. Na taj nadinnastaje toplinski proces poznat kao Clausius-Rankineov.l
Iz dijagrama T-s uodljivo je da 6e toplinski stupanj iskoristenja ovakvogprocesa biti manji od odgovarajuieg Carnotova2, jer se sva toplina na taj nadinne dovodi pri najvi5oj radnoj temperaturi, vei se jedan dio dovodi pri nizojtemperaturi, odnosno u radnom podrudju izmedu stanja 1 i 2. Mectutim, tu sekoristi druga pogodnost parnog postrojenja, a to je da se para pregrijava prikonstantnom tlaku, dime se podize srednja temperatura dovoclenja lopline, aprema tome i povisuje toplinski stupanj iskori5tenja procesa.
Daljnje su moguinosti poveianja stupnja iskori5tenja Clausius-Rankineovaprocesa u primjeni regenerativnog predzagrijavanja napojne vode prije ulaska ugenerator pare te medupregrijavanja pare iza visokotladnog dijela turbine, dimese takoder povisuje srednja radna temperatura dovodenja topline u procesu.
;
I
*
I
Medutim, to se ovdje detaljnije ne1e razmatrati, jerproudavanja.
Na sljede6im dijagramima, slika 2.3. i slika 2.4, pikazan je opisani parniproces u dijagramima P-v i i-s.
Sl. 2.3. P-v dijagram parnog procesa Sl. 2,4. i-s dijagram parnog procesa
-I Njema6ki fizidar R. Clausius i Skotski inZenjer W. Rankine su 1850. g. istovremeno predloZili parniciklus koji prema njihovim imenima ima ime
'z liflu.s se zove prema franscuskom fizidaru Nicolasu.I4onardu Sadi Camotu (1796 - 1g32), koji jedefinirao idealni toplinski stroj s maksimalnom iskoristivoSiu
ne pripada sadrZaju
30
2.2. PREDAJA TOPLINE U GENERATORU PARE
Da bi se u generatoru pare moglo isparavati, toplina treba da se kontinuiranodovodi. Kompletan proces u generatoru pare zbiva se izmedu stanja l-2-3-4.
voda treba da se'najprije zagrije do temperature isparavanja r,, sto se diniuz konstantan tlak, pa potrebna toplina za to proizlazi iz
(2-1)
gdje je c, specifidna toplina vode pri nepromijenjenu tlaku.Uzimajuii u obzir srednju specifidnu toplinu izmedu stanja '1. i2, moLe se pisati
4, : Cr ( tz- t ) , . (2-2')
gdje je Co- srednja specifidna toplina vode izmedu temperatura /, i /r.
Buduii da temperatura /, odgovara temperaturi isparavanja f, pri tlaku p,,slijedi
e,: Cp (tr- t r) (2-3)
Kolidina topline q., za zagrijavanje vode do temperature isparavanja ti, pre-dodena je u dijagramu Z-s povr5inom omedenom todkama l-2-b-a.
Kada se vodi zagrijanoj na temperaturu isparavanja dalje dovodi toplina, onase isparava, a da bi se sva pretvorila u paru tlaka p,, potrebno je dovesti kolidinutopline r
2
Q , : ) c o d T1
r: ?i (s" - s6)
koja je u dijagramu predodena povr5inom 2-3-c-b. Ta toplinaisparavanja, a sastoji se od tzv. unutarnje topline isparavanja p iisparavanja r1.,, odnosno
r : Q + v
(2-4)
zove se toplinavanjske topline
(2-s)
Unutarnja toplina isparavanja je onaj dio topline isparavanja koji se trosi napromjenu agregatnog stanja, tj. na pretvaranje vode iz tekuieg stanja u paru, paiz razlike unutarnjih energija proizlazi
Q : r t " - l l ' (2-6)
vanjska toplinska isparavanja trosi se radi pove6anja.specifidnog volumena,odnosno
V : P ( v " - v ' ) Q -7 )
31
Shodno tome, moZe se pisati da je
. r : u " - u ' + P ( v " - v ' )
odnosno
r : i " - i '
(2 -8 )
(2-e\
gdje je i " entalpija (sadrZaj topline) suhozasi6ene pare, a i' entalpija vrele vode.
Daljnjim dovodenjem topline suhozasi6enoj pari, pri konstantnom tlaku, za-podinje pregrijavanje, a dovedena kolidina topline za pregrijavanje ovisi o konad-noj temperaturi /0, pa slijedi
Zpp= cp^ (tu- t,\ (2- 10)
gdje je Cr. srednja specifidna toplina pare pri konstantnom tlaku izmedu tempe-rature tti to. Ona je u dijagramu I-s predstavljena povr5inom 3-4-d-c.
Ako je i: Cot, slijedi
Qpp: i t - i " (2-rr)
Medutim, ogrjevne povr5ine generatora pare, odnosno zagrijad vode, ispari-vad i pregrijad pare, nisu u stvarnosti dimenzionirani i izvedeni da se promjenestanja (zagrijavanje, isparavanje, pregrijavanje) tako idealno zbivaju u njima, kaoSto je prikazano u prethodnim dijagramima. Kolidine topline koje se predaju upojedinim dijelovima ogrjevne povr5ine generatora pare prikazane su u dijagramuI-s na slici 2.5.
procesa.
32
Sl. 2.5. T-s dijagram u generatoru pare
Naime, napojna voda ulazi u generator pare, odnosno u zagrijad vode stemperaturom napajanja /Nv, te se tu zagrije na temperaturu /,u, toia je obidnomanja od temperature isparavanja /, (najdeile za 20 do 50.C).
To je potrebno da bi se sprijedilo isparavanje vode u samom zagrijadu, stobi se zbilo zbog pada radnog tlaka kod naglih promjena (poveianja) opteredenja,a to bi moglo uzrokovati nepoZeljne pulzacije u radu i osle6enjalog dileta gene-ratora pare.Treba navesti da postoje konstrukcije kod kojih isparavanje zapodinje vei u dijeluzagrljata vode, a oni se tada nazivaju predisparivadi.
Prema tome, kolidina topline koja se predaje vodi u zagrijalu vode je
gdje j9 i2r, entalpija vode na izlazu, a l*., entalpija vode na ulazu u zagrijad vode.Yoda iza zagrija(,a ulazi u parni bubanj iz kojega se napajaju we ogrjevne
povrsine isparivada, a u kojem se takoder skuplja para prij-e izlaska nu"-i"rtopotrosnje ili ulaza u pregrijad pare. para naizlazu iz bubnja nije potpuno juha,ved sadrzi dio vlage (1 do 3%), sto odgovara stanju 3' u dijagramu z-s na slici2.5. Prema tome, toplina koja se stvarno predaje vodi u isparivadu iznosi
Qzy: Cp^ (t.u - t*r): izv - ixv (2 -12)
Qi,p: i3' - izv : i ' * x r - i7y (2-13)
(2-14)
Q^p : i 6 ' - i 5 (2-rs)
gdje entalpij e iu,i itodgovaraju tlaku i temperaturi u medupregrijadu pare, odnosnona izlazu i ulazu u njega.
gdje je r udio suhe pare u todki 3'. r
Medutim, zbog strujanja pare kroz cijevi pregrijada pada tlak od p na p' , p3stvarno izlazno stanje odgovara todki 4' , gdje je tlak, u odnosu na radni ltat uparnom bubnju, umanjen za velidinu otpora strujanja kroz pregrij a(. zbog togaje stvarna toplina, koja se predaje pari u pregrijadu, jednaki
Qpp: i+ , - i t , : io - i ' - x r
gdje je lo entalpija izlazne pare iz pregrijada.Kada generator pare ima medupregrijad, tada se para na izlasku iz visokotlad-
nog dijela turbine vra6a u njega, gdje se prije ponovnog ulaska u turbinu ponovnopregrijava na vi5u temperaturu.
Temperatura na izlazu iz medupregrijada pare obidno je jednaka izlaznojtemperaturi iz pregrijada.
\l slici 2.6. prikazana je shema parnog procesa s medupregrijavanjem, a naslici.2.7. dijagram z-s procesa u generatoru pare s ugradenih medupregrijadem.Srafirana povrsina predstavlja toplinu koja se predaje pari u mectupreg"rijutt o-snopu.
Toplina medupregrijavanja pare iznosi
33
U realnom se procesu promjena stanja od 4'do 5, koja nastaje u visokotlad-nom dijelu turbine, ne zbiva izentropski (uz konstantnu entropiju), zbog gubitakanepovrativosti u parnoj turbini, a isto se tako ni para ne medupregrij aya uznepromijenjen tlak, zbog gubitaka strujanja kroz cijevi medupregrijadi, iao itoje prikazano u dijagramu Z-s na slici2.7.
.Pad tlaka zbog strujanja kroz pregrijad i medupregrijat, razmjeran je brzinistrujanja pare kroz cijevne snopove te njihovoj velidini.
Sl. 2.6. Shema parnog procesa smedupregrij avanj em pare
Sl. 2.7. T-s dijagram parnog procesa smedupregrij avanj em pare
-N" k."j" k ltge, u prilogu 1, dane su velidine stanja zasi6ene pare ovisno o temperaturi i tlaku, a uprilogu 2. dane su velidine stanja pregrijane pare, takoder ovisno o tlaku i temperaturi.
34
I
3. GORIVO I IZGARANJE
3.1. ZNACAJKE TEKUCIH GORIVA
Buduii da se za izgaranje u loZistima brodskih generatora pare u danasnjevrijeme uglavnom upotrebljavaju tekuia goriva, ovdje"ce ,"lur-Jtr""ja ograniditisamo na njih, odnosno na ulja za roLeije. Termin >ulje za lozenle" ili >lozivoulje< obuhvaia nekoliko proizvoda koji se medusobno razlikuju prema fizikalno_-kemijskim svojstvima, na osnovi kojiir su i podijeljeni
I
1 .2.3 .
. flema ladinu proizvodnje, loziva ulja mogu se podijeliti u tri skupine:loZivo ulje iz nafte,loZivo ulje iz ugljena (kamenog ili mrkog),loZivo ulje iz uljnih ikriljaca.
za izgaranje u generatorima pare danas se.uglavnom rabe teska loZiva urjamanrt, dok se samo kao potpalno gorivo koristi lak5e frakciie.
_ .Najznadajnije su karakteristike loZivih ulja: (1) toplinska vrijednost, (2) gusto_fu,lT viskoznost, (4) sadrZaj sumpora, (5) plami5te,lO; ,uO.^j vode,'(i)'tiotsnibroj itd.
3.1.1. Topl inska vr i jednost
. Pod toplinskom vrijednosiu razumijeva se toplina koja se oslobada potpunimizgaraniem jedinice kolidine goriva. Piitom treba razlik"ovati dvije a"itniii;" i"karakteristike goriva, odnosno:
. Gornja toplinska vrijednost rl, definirana je toplinom oslobodenom potpunimizgaranjem jedinice kolidine gorival pod uvjetom di se nastali dimni plinovi ohladena temperaturu okoline i.tako uzrokuje kondenzacija vodene pa.e koiu nastajeisparavanjem vlage iz goriva te izgaranjem sadrZanog vodika;. ponja toplinska vrijednost.Fla, koja se u praksi Jaleko vije koristi, umanjenaje od gornje toplinske vrijednosti za toplinu isparavanja uoo",j", voda u parnomstanju izlazi s dimnim plinovima. To se stvarno dogada kod glneratora pare jerdimni plinovi izlaze kroz dimnjak.s temperaturom uJ6o- od telmperature konden_zacije vodene pare, pa se toplina isparavanja sadrZane uoa. u pii'novima izgaranjagubi u okolinu.
ili
35
U nekim zemljama, npr. u Velikoj Britaniji, vi5e se koristi pojam gornjetoplinske vrijednosti, pa o tome treba voditi raduna pri analiziranju toplinskebilance s takvim vrijednostima.
Ako se poznaje elementarna analiza loZivog ulja moZe se toplinska vrijednostodrediti i radunski, iako se na taj nadin dobiju manje todne vrijednosti negoizravnim kalorimetrijskim ispitivanjem.Najde56e primjenjivana formula je
Ha : 34000 w"-r 142500 (r", - ?) . 10500 w, - 2s00 r-
[*q] (3-1)
gdje je w" maseni udio ugljika, w", vodika, wo, kisika, lrs sumpora, a W* vodeu gorivu u [kg/kgl.
Skladno s definicijom. go.n;u toplinska vrijednost moZe se izra(unati iz
f t . r lHr=Ho+2s00 (w*+e r r )
Lu*= l Q-2)
gdje izraz (ry I
9 w".r) predstavlja ukupni maseni udio vodene pare u produktimaizgaranja, pri demu je w* vlaga iz goriva, a 9 wr. kolidina vodene pare nastaleoksidacijom vodika iz goriva, Sto proizlazi iz stehiirmetrijskih odnosa izgaranja.
Donja toplinska vrijednost loZivih ulja, dobivenih preradom nafte, kre6e seod 39000 do 42000 kJ/ks.
g.1.2.Gustoda
Gustoia je masa jedinice volumena promatranog goriva. Cesto moZe posluZitiradi aproksimativnog ocjenjivanja raznih svojstava loZivih ulja, npr. viskoziteta itoplinske vrijednosti.
Gusto6a loZivih ulja ovisi o temperaturi, a to se aproksimativno moi,e izrazitiizrazom
pt : prrs.q - 0,000 62 (t - (3*3)
gdje je g(rs"q gusto6a
3.1.3. Viskoznost
pri 15oC, a / temperatura u ["C].
Viskoznost ulja za loZenje jedna je od njegovih najvaZnijih fizikalnih karak-teristika. Pritom se najde56e primjenjuju podaci kinematske viskoznosti. Radiprikladnosti u praksi, desto se izrai.ava u stupnjevima Englera ["E']1, dime se dajeodnos izmedu vremena istjecanja 200 cm3 ulja i vode pri definiranoj temperaturi.
t U Engt"rkq se viskoznost teku6eg goriva iskazuje u sekundama Redwood [ "R], a u Americi usekundama Saybolt [ "S].
36
' ' ) [q]L m ' l
Zajednidka karakteristika loZivih ulja je velika promjenamjerno temperaturi, a ta ovisnost pribliZno itileai oOnbs
l n v= C1 e-cz t
gdje je ykinematska viskoznost pri temperaturi / u [.C], dok suristidne konstante dotidnog ulja.
Ovisnost viskoznosti loZivog ulja o temperaturi prikazana je
viskoznosti raz-
(3-4)
Cr i Cz karakte-
na slici 3.1.
[mvsl x 10-r
624
U9-
120
qocNo
J
.9
520 100
416 80
312 60
208
104 n
st.
-2O O 20 40 60 BO 100 12otemperatura loZivog utja ["Cl
3.1. Ovisnost viskoznosti o temperaturi loZivog uljaIzvor: 8, 65
-viskoznost je svojstvo koje ima najveii utjecaj na transport i rasprskavanje.o1- !1 se neko ulje moglo transportirati pumpom, njigova viskoznost treba iznositipriblizno 800' 10-6 do 1000 . 1-!-o -27! (tio oo t+oae;. Nadalje, da bi gorionikmogao ispuniti svoj zadatak, ulje mora prije rasprskavanja biti toliko iagrijano*.Tu viskoznost padne na pr ibl iZno zo.-n-a do 40.1b-u mrls ( : oo"s;n).Skladno tome, ovisno o vrsti loZivog ulja, potrebno je zagrijavanje na 90 do 130.c.
3.1.4. SadrZaj Stetnih elemenata . :
- -.'9uirno o porijeklu i nadinu nastajanja, u ulju za rozenje sadrzane su odredenekolidine.sumpora i ostalih elemenati, meclu kojimu nu-diti znataj i utjecaj ukori5te.nju imaju vanadij i natrij. Ti elementi mogu nakon izgaranjapostati uziokkoroziji. Sumpor prouzrokuje pojavu tzv. niskJtemperaturrie, a vanadij i natrijvisokotemperaturne korozije.
Y.DxoC
\
\
\\
\\
\
\ \ \
37
U procesu izgaranja sumpor najvedim dijelom oksidira u sumpor-dioksid(SOr), a manjim u sumpor-trioksid (SOJ, koji u spoju s vodenom parom iz dimnihplinova dini kiselinu. Ako se na nekom dijelu ogrjevne povr5ine temperatura spustido temperature rosi5ta sulfatne kiseline ili niZe od nje, ona se kondenzira Stouzrokuje vrlo intenzivnu koroziju na tom podrudju. Budu6i da su takve pojavevezane iskljudivo za dijelove generatora pare koji se nalaze u podrudju niZihtemperatura dimnih plinova, taj oblik korozije naziva se niskotemperaturna koro-zija.
Kolidina sumpor-trioksida koja nastaje u procesu izgarunja bitno ovisi o pre-tidku zraka, pa zbog toga proizlazi i ovisnost temperature rosi5ta o koeficijentupretidka zraka ). i udjelu sumpora u gorivu, kao Sto je prikazano na slici 3.2.
sr. 3.2.
UDIO SUMPORA U ULJU [%]
Promjena temperature rosilta dimnih plinova u ovisnosti opretidka zraka za izgaranjeIzvor: 10, prilog 33
e- 1n
z; 1 1 0Iz
o 100tllFp,<tto 9 0tr
38
sadrZaju sumpora u gorivu i
. vanadij i natrij su elementi koji, kada su sadrZani u gorivu, mogu uzrokovatipojavu tzv. visokotemperaturne korozije, sto nastaje u poJrudju visih"temperatura,odnosno najde56e oko pregrijada. pri temperaturama u tom podrudju nastajeniskotopivi eutektikum.alkalija i vanadijeva oktidu, dije agresivno oi"torrunl" proi-zlazi iz.izmjenidnog djelovanja ispiranja zastitnog btriirrog sloja na -"tirnoipovrsini te ponovne oksidacije nezastidene povrsine metala]Naime, kod takvihtemperatura vanadij-oksid disocira, stvaraju6i slobodni kisik, koji se onda vrlointenzivno veLe za distu metalnu povrsinu, i nakon toga se ponovno ispire oksidnisloj. Tako se proces naizmjence ponavlja uz intenzivnu k6roziju metalnih povr5ina.
.Vb?g tih je svojstava podatak o sadrZaju sumpora L gorivu znadajan kodprojektiranja naknadnih ogrjevnih povrsina generarora pare (zagrijada, vode i
PORIJEKLO SADSSSR Srednia iRumunjska Ju2na'Amerika
0
'%.CESCE ,/a
SadrZaj sumpora i vanadija u rnineralnim uljima razliditog porijeklaIzvor: 10, prilog 32
Daleki iSrednji lstok
0,1
0,5
0,4
F 0'3
q 0,2lY
(Do o,o13
3 o,o55 o,o4
N
E o.o2
2 3
SADRzu SUMPORA [%]
st. 3.3.
39
zagj.;ija(a zraka) jer se one nalaze u podrudju niZih temperatuta, pa on zbog tog.a
ogiunie.rl" poveianje stupnja iskori5tenja i sniZenje temperature izlaznlh dimnih
piinouu,"doi vanadil i natrij utjedu na projektiranje_prggrijada pare i drugih
iii"louu izlolenih viiokim temperaturama (600 do 650"C), Sto osim termidke
otpornosti materijala takoder ogranidava pove6anje temperature pregrijane pare
preko te granice.
Udio tih elemenata, koji najvi5e ovisi o porijeklu sirove nafte, desto uvjetuje
dodavanje raznlh aditiva gorivu radi spredavanja ili smanjenja djelovanja opisanih
Stetnih pojava.
3.1.5. Plami5te
Plami$te je najniZa temperatura pri kojoj se pare, oslobodene iz uzotkagoriva, zapale izravnim plamenom, uz propisane uvjete standardizirane metode'
Foznavanje podatka o plami5tu loZivog ulja vaZno je zbog definiranja uvjeta
sigurnosti. Opdenito vrijedi praktidno pravilo da se loZiva ulja ne smiju skladi5titiodnor.ro manlpulirati u otvorenim sistemima ili ventiliranim spremnicima na tem-peraturi iznad njihova Plami5ta'
3.1.6. SadrZaj vode
Voda u loZivom ulju nije poZeljna i Stetna je zbog vise razloga. Voda sa
sedimentima stvara mulj, a ako je vi5e vode, onda nastaju stabilne emulzije' Zbog
toga nastaju tesko6e uiadu gorionika, azatepi se i filtar.za ulje. Nadalje, voda
snizuje donju toplinsku vrijednost goriva, pogoduje koroziji te uzrokuje pjenusa-
nje pri zagrijavanju
Ako je ima, vodu treba odstraniti ispuStan jem iz dna spremnika'
3.1.7. Koksni broi
Sklonost prema stvaranju koksa, odnosno koksiranju je tazlltita, a ona, ovisno
o nadinu proizvodnje, raste od destiliranih prema rezidualnim (ostatnim) uljima'
Koks se u praksi stvara u obliku dvrste kompaktne inkmstacije, najde56e na
toplijim dijelovima gorionika, zbog (ega ima smetnji u njihovom radu, tj' pri
rasprskavanju i izgaranju.
Laboratorijsko odredivanje sklonosti nekog goriva prema stvaranju koksaobavlja se metodama Conradson i Ramsbottom, a rijed je o isparavanju i termid-kom raspadanju uzorka goriva bez prisutnosti zraka. Koksni broj zapravo.jemaseni udio neisparenog ostatka goriva (koksa), ispitivanog prema spomenutimstandardiziranim metodama.
40
3.1.8. Ostale znadajke
osim opisanih, za loZiva ulja karakteristidna su i druga svojstva: sadrZajpepela, sadrZaj asfalta, neutralizacijski broj, termidka stabilnbst i drugo.
Medutim, ovdje se ona neie posebno obradivati jer je njihova vaznost zaprimjenu u generatorima pare manja.
. Radl ilustracije, u sljedeioj tablici 3.L. dane su orijentacijske vrijednostikarakteristika nekih vrsta loZivih ulia.
3.2. IZGARANJE U LOZISTIMA GENERATORA PARE
. _ osnovna je funkcija lozista generatora pare da omogudi oslobadanje toplineiz koriStenog goriva. Da bi se to osiguralo, i u fazi pr-ojektiranja i ,, pogonu,potrebno je detaljno poznavati principe i zakonitosti kbje su za to bitne._ .rzgaranje je zapravo k-emijska reakcija izmjene tvari i oslobadanja topline.Izmjena tvari je preraspodjela atoma elemenata u nove molekule, u tutu. ,"reakcije uvijek zbivaju uz nepromijenjenu masu, ovisnu o sadrzanim elementimau gorivu, te uz definirane volumske promjene, temeljene na broju plinovitihmolekula koje sudjeluju i nastaju u reakciji.
3.2.1. Odnosi u procesu izgaranja
Nosilac procesa izgaranja u loziitima generatora pare je kisik pa je, prematome, gorivo materija koja je sposobna da bude u reakciji i kisitom, ,rr.ostouu-danje topline. Takva definicija ne bi bila potpuna za tehnidka goriva ako se pritom
41
Tablica 3.1. Orijentacijske vrijednosti za loZiva ulia
Vrsta loZivog ulja Te5ko ulje Ekstra lako ilako ulje
Katransko ulje izkamenog ugljena
Katransko ulje izmrkog ugljena
Ugljik,wslo/o
Yodtk,wrrlo/"
Sumpor, w5l%
Duiik + kisik, w*rt w orl o/o
Pepeo, w nlo/"Ylaga,w*/"/o
Donj a toplinska vrijednost / kJ/kgGomj a toplinska vrijednost/ kJ/kggcor-* u dimnim plinovima/%
Specifidna gustoca kod 20"C/kg/m:Viskoznost/"E
Plamiste/"C
82-85,511-11,8
A A
0,6 + 1,90,01-0,04
tragovi41000-4200043500-44300
15,8-16,10,91-0,935
110-160 kod 30"Cdo240
do 85,513-t4< 1
0,01-0,03tragovi
41Un-426n44000-44800
cca 15,5
0,83-0,871,5-2,5 kod 20"C
>65
89-93cca 6,50 ,3- lc ra3
do 0,050,5-1
cca 376fi)cca392ffit7,8-18,2
1-1 ,5> 3 kod 30"C
8 5 - 1 1 0
oko 82cca 11
0,7-2,5
do 0,050,1-0,5
cca 38500cca 41 000
cca 160,85-1
1,8-4 kod 20"Cdo 110
ne spomene i brzina reakcije. Naime, ta brzina varira od vrlo spore, kao Sto jesludaj kod oksidacije (rdanja) metala, do gotovo trenutne u eksploziji. Za tehnidkuproizvodnju topline, i kod generatora pare, ona je okarakterizirana kao brzareakcija gorivih elemenata s kisikom, demu narodito pridonose ugljik i vodik, kojisu najvaZniji gorivi elementi u gorivima.
Kao Sto je ved prethodno nagla5eno, kisik je osnovni nosilac procesa izgaranja,a on se u loZi5te dovodi zrakom iz okoline, u kojemu je volumni udio pribliZno2lo/o, odnosno maseni ludio 23"/o.
Kisik, koji ima izrazitu sklonost prema procesu izgaranja, odvaja se iz smjeses du5ikom i ostalih plinova koji su u manjoj mjeri sadrZani u atmosferskom zraku(ugljik-dioksid, vodena para, inertni plinovi) te lulazi u kemijsku reakciju s gorivimelementima. Du5ik ne sudjeluje u procesu izgaranja pa je izvor izravnih gubitakatopline jer dio apsorbirane topline odnosi sobom kroz dimnjak u okoli5.
Reakcije kisika s gorivim elementima slijede poznate, todno definirane zako-ne, koji se mogu izraziti tzv. stehiometrijskim odnosima izgaranja, prikazanim utablici 3.2.
Tabfica 3.2. Kemijske reakcije ugaranja
Gorivi elemenat Reakcija Oslobodena toplina [kJ/kg]
ugljik (u CO)*ugljik (u COr)vodiksumpor
2 C + O r - - 2 C OC + or : g6 t
2Hr+ Or:211111S + O r : 5 9 ,
10 20034 000
120 50010 500
* U tablici je prikazana i reakcija izgaranja ugljika u ugljik-monoksid(C --+ CO),Sto je nepotpuno izgaranje koje uzrokuje gubitke zbog ma-nje kolidine oslobodene topline.
Na temelju poznatih reakcija izgaranja izradena je tablica 3.3, iz koje suvidljive potrebne kolidine kisika za izgaranje u pojedinoj reakciji.
**Kisik u gorivu smanjuje potrebnu kolidinu kisika koju je potrebno dovesti u procesu izgaranja, paje stoga stavljen predznak minus ( - ).
42
Tablica 3.3. Kolidina kisika za agaranje
Elemenatu
goriw
Relativnamolekulska
masaReakcija
Kolidina kisika
kmol/kmol kmol/kg kg/kg mfi/kg
cH2
so;*
t2,01,1,2,016
32,06632,000
C-+ CO,H2 --r H2OS --+ SO,
1
U21
- 1
ut2,}tIlt 4,032u32,066
- 1t32,00
2,6647,9370,998
- 1,00
1 R65
0,698- 0,70
3.2.2. Kolidina zraka za izgaranje
zbrajanjem velidina u posljednjem i pretposljednjem stupcu tablice 3.3, uzzaokruLenja, dobivamo izrazzaodredivanje minimalne koiidine t<iiita toa izgaranja.
t,Ior, min: 2,66ws * 8 wH2+ ws- r", [ ff ]
odnosno
fttor, oin:2,66 ws * 8 ( ,n, -?) * ,.- \ 6 /
i r i
Vor, ̂ rn : 1,86 w.* 5,6 ws"* 0,7 wr- 0,7 wu,
ttrl
(3-5)
(3-6)
(3-7)
(3-8)
(3-e)
(3 - 10)
(3 - 11)
(3-12)
43
[ ' * lL k c j
odnosno
Vor, ^in: 1,86 w.* 5,6 (rrr-?) . 0,7 w, tH ]
gdjg su wc, rr*r, wri wrrmaseni udjeli ugljika, vodika, sumpora te kisika u gorivuu [kg/kgl.
. Na. temelju poznate minimalne kolidine kisika za izgaranje moZe se daljeodrediti minimalna kolidina zraka za izgaranje.
Uzimajuii u obzir maseni (23%), odnosno volumni (21%) udio kisika u zraku,sl i jedi
rtor, ,io I kq IffiL, ̂in: oz: Ltg-: -J
odnosno
r / _Vor .* f _ , i - iY L . . i o = W L k C J
Stvarna kolidina zraka koju je potrebno dovesti u tehnidkim loZi5tima radipostizanja potpunog izgar3nja ve(a je od teoretske (minimalne) kolidine, a onase izraLava faktorom pretidka zraka ,1, pa proizlazi
. l r e lmL: lmL . , ' " Lkg l
isi lL k e l
odnosno
Vy: ).Vy, -in
Pritom je pretidak, odnosno viSak zraka u procesu izgaranja, definiran izrazom
L Vr: (1- l) Vr, ̂ ^ (3 - 13)
Vrijednost faktora pretidka zraka ovisna je prije svega o vrsti goriva, izvedbiloZiSta te nadinu izgranja. Radi usporedbe, u sljedeioj tablici 3.4. prikazane suorijentacijske vrijednosti faktora pretidka zraka, u ovisnosti o spomenutim utjeca-j ima.
Tablica 3.4. Orijentacijske velidine faktora pretiek a zraka
Kada se radi o teku6im gorivima, koja se ovdje detaljnijerazmatraju jer suuglavnom ona u upotrebi za brodske generatore pare, tada imamo nekoliko utje-cajnih dinilaca.1. Velidina raspr5ene destice:Sto je raspr5ivanje goriva bolje, to jevelapovr5ina
goriva u dodiru sa zrakom, pa i pretidak zraka za izgaranje moZe biti manji.To je svojstvo uglavnom ovisno o fizikalnim osobinama goriva pa se grubo, stog stajali5ta, teku6e gorivo moZe svrstati negdje izmedu plinovitih i krutihgoriva, bliZe plinovitim gorivima. Medu sekundarne utjecaje valja joi ukljuditivrstu gorionika, nadin rasprskavanja (parom, zrakom, tlakom, centrifugiranjemi sl.) i temperaturu predgrijavanja.
r ^ 1
l m r i lL k c l
Vrsta eoriva i izvedba loZi5ta Faktor pretidka zraka
ravna i kosa nepomidna re5etka
mehanidka ravna reietka
mehanidka stepenasta reSetka
ugljena praSina mrkog ugljena i lignita
ugljena pra5ina kamenog ugljena
loZenje drvenim otpacima
loZenje gradskim smeiem
loZenje tekuiim gorivima
loZen j e plinovitim gorivima
1,7 -L,8t,3 -1,61,3 -t,',|L ,25-1,351,2 -1,41,3 -1,8t,8 -2,2t,05-L,251,03- 1,15
2. SadrZaj isparljivih dijelova: Sto je sadrZaj isparljivih dijelova ve6i,biti pretidak zraka.Temperatura paljenja ibrzinaizgaranja: niZa temperatura paljenja ive1abrzinaizgaranja snizuju pretidak zraka.Temperatura zraka za izgaranje: vi5a temperatura ulaznog zraka u loZi5te ubr-zava proces izgaranja jer pospje5uje proces rasplinjavanja goriva, Sto ima utje-caj na smanjenje vi5ka zraka za izgannje.Tlak u loZi5tu: ve6i tlak u loZi5tu pospjeSuje daljnje usitnjavanje destica goriva,odnosno smanjuje razliku volumena destica goriva i zraka potrebnog za izgara-nje, Sto omoguiuje izgaranje uz manji pretidak zraka.Optere6enje generatora pare: pojedine vrste gorionika projektirane su za op-timalni rad u razliditim podrudjima optere6enja, pa odstupanje od toga znatno
moze
J .
4.
5 .
6.
utjede na kvalitetu rasprskavanja goriva, a time i na potrebnu kolidinu zrakaza izgaranje. To je narodito rzraLeno kod generatora pare s manje gorionika.Ugradnja vi5e gorionika smanjuje taj utjecaj jer se rad u podrudju bliZe opti-malnom postiZe ukljudivanjem ili iskljudivanjem odredenog broja gorionika izpogona.
3.2.3. Produkti izgaranja
Kao produkt procesa izgaranja nastaju dimni plinovi koje dine smjesa plinovanastalih oksidacijom gorivih sastojaka u gorivu te du5ika i viSka kisika iz zrakakoji ne sudjeluju aktivno u reakciji. Pritom se ukupni volumen dimnih plinovasastoji od suhih dimnih plinova i vlage koja se dovodi samim gorivom ili nastajeizgaranjem sadrZanog vodika. Ako se zanemai sadrZaj pepela, koji je u ve6ineloZivih ulja zanemarivo malen, tada je masa produkata izgaranja odnosno dimnihplinova jednaka zbroju mase goriva izraka koji sudjeluju u procesu izgaranja.
U tablici 3.5. prikazani su produkti koji nastaju pri potpunom izgaranju gorivana bazi stehiometrijskih odnosa.
Napomena: u tablici su uzeti u obzir stvarni molni volumeni plinova umjesto rnolnih volumenaidealnih plinova (22,4 mn?/kmol).
Tablica 3.5. Produkti izgaranja
Ulaz u reakciju ReakcijaProdukt reakcije
kg/kg mfi/kg
H2
S
O, (iz vi5ka zraka)
N, (iz goriva)
N2 (iz zraka)
W (vlaga iz goriva)
C ---t CO2
Hr--+ HrO
S -+ SO,
O z + O :
N2 --+ N2
Nz+ Nz
HrO --+ HrO
wn,
0,79 mr,6n
44,011,- v)a:3.664 w.t2,0tr
36.032- vt)e =8.963 w-4,032 "2 "2
64.066
IZ,* *"=1,977 ws
0,21 (1- l) ^'. ^"
22.266i
*'= 1'853 w.
44.8
I,UZ n",: ll,ll1' wt,
2 r .89
i& "=o '682 r ys
0,21 (A- t) v,. ̂ "
22.42g,016-
'n', = o'799 w*'
0,79 1V1,tu
22.4rsi? '*:1"243 w*
45
Zbrajanjem velidina u posljednjem stupcu tablice 3.5, uz mala zaokruLenja,dobije se ukupna kolidina dimnih plinova. Ako se pritom ne uzme u obzir kolidinanastale vodene pare, slijedi izraz za kolidinu suhih dimnih plinova, odnosno
F r 1
/pr," = 1,85 w c + 0,7w, * 0,8 wN2 + 0,21 (l - 1) Vr,^rn 10,79 2 yr,-," fS I Q - M)L K g J
Volumen vodene pare u dimnim plinovima dini voda nastala izgaranjem vo-dika i vlaga iz goriva pa, prema tome, slijedi
(3-r7)
Fizikalno-kemijske karakteristike dimnih plinova, kao produkata izgaranja,ovise ponajprije o vrsti (sastavu) goriva, o nadinu izgaranja s obzirom na pretidakzrakai o njihovoj temperaturi.
3.2.3.1. Sastav dimnih plinova
Dimni plinovi su smjesa pojedinih plinova koji nastaju u procesu izgaranjagoriva, pa se stoga sastoje od sudionika dija je kolidina po 1 kg goriva definiranastehiometrij skim j ednad Lbama izgar anja.
1. Volumen ugljik-dioksidaV.,6, koji nastaje potpunim izgaranjem ugljika
(3 - 1s)
Konadno, ukupni volumen plinova nastalih izgaranjem 1 kg goriva proizlazi iz
Vp1: V6,"* Vtro (3 - 16)
(3 * 1e)
Vs,o: (9 ,n,* *-) T :1,24 (9 wr,+ ,-)
[H ]
% r = 1 , 8 5 w s * 0 , 7 w r * 0 , 8 w y , * 0 , 2 L ( 1 - I ) V r . ^ ^ + 0 , 7 9 ) . V L . , i n +
+ 1,24 (9 wrr- r") [ H ]
vcoz:l,85 w6 [H], odnosno v.o,:fr (3 - 18)
2. Volumen vodene pare 7sr6 koja nastaje izgaranjem vodika i isparavanjemsadrZane vlage u gorivu
vn,o=1,24(g w",*w*) f #- l , . ' v^ 'o
- L Kg J tonosno g"o:
h
3. Volumen sumpor-dioksida Vro, koji nastaje izgaranjemsumpora
vro,= 0,7 ws IH ], odnosno vro,:ft
46
(3-20)
I
4.
5 .
volumen.dusika Yp, koji se sastoji od dusika sadrzanog u gorivu i dusika izzraka za izgaranie
-
YN, : 0.8 wyr* 0. '79 I Vr. ̂ n f S l , V" '
'1. mn L kg J,
odnotno A", : i Q-21)
Volumen kisika I/6r, je neutro5eni kisik iz vi5ka zraka za izgaranje
v6,= o,zt (A- t) vr. ̂ ,n f S -1,
oo", vo'
L ke l' --'--)sno Qo,= Vl Q-22)
Prema tome, moZe se pisati da je
Vpr,": VcorI Vso"* VNr+ Vo, t# I""2 ,.2 ", L kg I
Vor: Vcor+ Vsor+ YN2 + Voz+ VHzo
9c9r* gsor* QNr* QorI Qsro: l
[ - ' i lL k c J
(3-23)
(3-24)
(3-2s)
gdje su ?cor, Qsor, QNz, Qozi qno volumski udjeli pojedinih sudionika u dimnimplinovima.
U prilozima 3. i 4. (na kraju knjige) dane su ovisnosti kolidine zrakaidimnihplinova o vrsti goriva te o pretidku zraka za izgaranje.
3.2.3.2. GustoCa dimnih plinova
Gustoia dimnih plinova odreduje se kao zbroj udjela pojedinih gustoia usmjesi plinova, odnosno
epro=r r, - lffi] (3-26)
Qpn: Qco, Qcor* Q4o Quro* Qsoz Qsor* Qx, QNr* eo" eo, Q-27)
u stanju koje je razlidito od normalnog (1,0133 bara, 0'c) gusto6a de biti
ppr:epr. ffire #l#lgdje je p [Pal tlak, a r ["C] temperatura dimnih plinova.
(3-28)
3.2.3.3. Specifiina toplina dimnih plinova
Specifidna toplina dimnih plinova ovisna je o sastavu i temperaturi. Za toplin-ske proradune generatora pare znadajna je specifidna toplina kod konstatnog tlaka,koja se odreduje prema
Cp*r=2 erCo, , t# ] (3-2e)
gdje su p, volumni udjeli pojedinih sudionika, a C,.i specifidne topline pojedinihsudionika kod konstantnog tlaka.
Bududi da dimni plinovi mijenjaju svoju temperaturu prolazedikroz generatorpare, kod proraduna je potrebno uzimati u obzir srednju specifidnu toplinu izmedupromatranih temperatura, odnosno
, , .",1:t,- c,,^l)t,t z - t r
f t l lL;tK I
(3 - 30)
Pritom se srednje specifidne topline pojedinih plinova izmedu 0oC i proma-trane temperature r odreduju iz raspoloZivih tablica (vidi prilog 5).
3.2.3.4. SadrZaj topline (entalpija) dimnih plinova
Opdeniti izraz za sadrZaj topline (entalpiju) plina je
. f . ^ (3 - 31)jo, : Jo Cr.6 dt
koji se takoder moLe izraziti srednjom specifidnom toplinom, odnosno
ior: Co,or l , ' ,ot (3-32)
Kao Sto je vei spomenuto, dimni su plinovi smjesa plinova koji nastajuizgaranjem goriva. Zbogpraktidnosti, u daljnjem razmatranju promatra se kolidinakoju dobivamo izgaranjem 1 kg goriva, pa je sadrZaj topline takve smjese
l ' z/ - t -L o - o l I
l l t
(3 - 33)
gdje su V; [m,]/kg] volumeni pojedinih sudionika koji nastaju izgaranjem 1 kg
goriva, C,., | [kJ/m3K] srednje specifidne topline tih plinova, a t ['C] njihovar . . l 0 .
temperatura.
48
I p r : ) v i i i =X v iCp . i l ; r IH ]
EffiaPU^ [H
S1.3.4. I- t di jagram dimnih pl inova loZivog ul ja sastava: W"=g3,4y",Wn":I0,0o/", Wpr=0,37",W
" : 2,9%, W e = 0,3"/", W" : 3%
Izvor : 2 ,3 .141
Raldlanjivanjem slijedi
16: V co, icor+ VHro I V soz iso2 + yN2 iN2 + V 02
odnosno
Ior: vcor rrrr,l:ot + v'zo ,o^,"ll,rt i vso, Cpro,
^ , [ * g ] (3 - 34)
l j ' *v*q., 1; '*+ vo, cen
- - 2(3 - 3s)
U prilogu 6. dane su velidine entalpija pojedinih sudionika dimnih plinova uovisnosti o temperaturi.
S pomo6u prethodnih jednadZbi mogu se za razlitite temperature odreditisadrZaji topline (entalpije) dimnih plinova koji nastaju izgaranjem 1 kg goriva.
Kao primjer prikazan je na slici 3.4. dijagram I-t dimnih plinova, koji odgo-vara loZivom ulju sastava i wc: 83,4"/", wH,: 10,0"/", wy, : 0,3 oh, ws:2,9 o/o,
w o : 0 r 3 o / o , w * : 3 , 0 " / " .
['[H]
50
tF
4. TOPLINSKA BILANCAGENERATORA PARE
4.1. TOPLINSKI TOKOVI U GENERATORU PARE
Da bi se odredila toplinska bilanca generatora pare, potrebno je poznavatinjegovu toplinsku shemu, odnosno shemu tokova svih radnih medija kbji sudjelujuu izmjeni topline. Na slikama 4.r. i 4.2. prikazane su toplinske sheme generatorapare iz kojih su vidljivi tokovi radnih medija i topline. prikazan je generator paresa zagrijadem zrakai vode, dvostupnim pregrijadem pare u kojem se temperaturapregrijanja regulira ustrc.avanjem napojne vode izmedu prvog i drugog siupnja, is ugradenim medupregrijadem pare.
VENTILATORZRAKA
PARA
ODSOUAVANJE
DIMNI PLINOVI
VODA ZA REG.TEMP. PREG
PREGRIJANAPARA U STROJ
L______=_JSl. 4.1. Shema tokova radnih medija generatora pare
oe-(rF
EUJ(L
u.lF
tzas-.<_
tz
tL
ISPARIVAC 'H trUhIJA PREGRIJACMEOU-PREGRIJACZAGRIJAC ZAGRIJAC
PARE II
IPARE I
A A
VODE
A A
ZRAKA
A A\
c
\ Ap V V I V
l'tI t
i i l I'o l ISl. 4.2. Razvijena toplinska shema generatora pare
Na osnovi toplinske sheme moze se izraditi toplinska bilanca, kao na slici4.3, iz dega je vidljiva efikasnost kori5tenja energije, odnosno stupanj iskoristivostigeneratora pare.
Vidljivo je da su ulazni nosioci topline:L. gorivo sa sadrZanom kemijskom energijom i osjetnom toplinom zbogpredzagri-
javanja,2. zrak koji je predzagrijan vanjskim predajnikom topline (npr. parom koja ne
izlazi izravno iz generatora pare),3. para za rasprskavanje goriva,4. napojna voda,
52
l - , . - . EI GENERATOR
ULAZ ULoZrSrE
PARETOPLINA PREGRIJANE PARETOPLINA VODE ZA RASHLAOIVANJE (REGULACIJU}TOPLINA NAPOJNE VODETOPLINA ZASICENE PARETOPLINA ISPUSTENE VRELE VODE ZBOG ODSOUAVANJATOPLINA ULAZNE PARE U MEDUPREGRIJAC
TOPLINA MEOUPREGRUANE PARE
Sl. 4.3. Toplinska bilanca generatora pare
cuBtTAK TrOG OSTETNE TOPLINE tzLAzNtH DtMNtH PL|NOVAGUBITAK ZBOG ZRACENJA TOPLINE U OKOLINUGUBITAK ZBOG.KEMIJSKI NEPOTPUNOG IZGARANJAGUBITAK ZBOG PROPADANJA GORIVA KROZ RESETKUGUBITAK ZBOG SADRZAJA IZGORIVIH DIJELOVA U TROSKIGUBITAK ZBOG LETECEG KOKSA I CAOEGUBITAK ZBOG OSJETNE TOPLINE OSTATAKA IZ LOASTA
5.6.
voda za regulaciju temperature pregrijanja,ulazna para u medupregrijad.
Izlazni nosioci topline su:l) izlazna pregrijana para,2) izlazna medupregrijana para,3) izlazna zasiiena para,4) ispu5tena vrela voda zbog odsoljavanja,5) toplinski gubici generatora pare.
4.2. TOPLINSKA ISKORISTIVOST GENERATORA PARE
Toplinska iskoristivost ge.neratora pare ovisna je o tri glavna utjecaja:1. o potpunosti izgaranja goriva u loZi5iu,2. o temperaturi do koje se iskoristava toplina produkata izgaranja,3. o stupnju izoliranosti, odnosno o gubitku toptine zraeenlJm u okolinu.
..Toplinski stupanj isk_oristivosti generatora pare definiran je odnosom izmedutopline predane radnom fluidu koji lzraziizgeneratora pare i ukupne toprine kojase dovodi u loZiSte. odnosno
nor: Ung, (4- 1)
53
Pritom je B [kg/s] kolidina goriva, a Q,[kJlkg\ ukupna toplina koja se dovodiu loZi5te sa 1 kg goriva i ona iznosi
Qr : Ha* ez r i eo * ep (4-2)
gdje je H6 [kJ/kg] donja toplinska vrijednost goriva, qyrfkJkgl toplina koja sedovodi zrakom zaizgarunje 1 kg goriva (koji je predzagrijan vanjskim predajnikomtopline), a6 [kJ/kg] je osjetna toplina predzagrijanog goriva, a q. [kJ/kg] toplinakoja se dovodi parom za rasprskavanje 1 kg goriva.
Toplina predzagrijanog zraka vanjskim predajnikom topline (npr. parom kojane izlazi izravno iz generatora pare) iznosi
(4-3)
gdje je ,l koeficijent vi5ka zraka za izgaranje, Vr, -'" [mi/kgl minimalna
kolidina zraka za izgaranje, u C,- l" lurr-; K] srednja specifidna toplina zraka
izmedu temperature okoline /. i temperature predzagrijavanja tr.
Osjetna toplina predzagrijanog goriva jednaka je
(4-4)
gdje je C6 [kJ/kg K] specifidna toplina goriva, a t ["C] temperatura predzagrijanoggoriva. Temperatura predzagrijavanja teku6eg goriva ovisi o njegovoj kvaliteti ivrsti gorionika, a obidno se kre6e 100-130'C. To predzagrijavanje je potrebnoda bi se postigla potrebna viskoznost goriva radi dobrog rasprskavanja.
Toplina pare za rasprskavanje dolazi u obzir kod gorionika koji se, kaopomo6ni medij za rasprskavanje, koristi vodenom parom. Ta para unosi sobomu loZiSte toplinu
(4-s)
gdje je do [kg/kg] kolidina pareza rasprskavanje 1kg goriva (0,05-0,1 kg/kg),lo. [kJ/kg] entalpija pare za rasprskavanje goriva, a r, ie toplina isparavanja vodepri normalnim uvjetima (r, - 2500 kJ/kg).
Topline ec i qp imaju mali udio u ukupnoj toplini dovedenoj u loii3te pa senajde56e mogu zanemariti pri ovom proradunu. Kolidina topline koja se efektivnopredaje radnom mediju (vodi i pari) iznosi
Q=D, ( i o - i * ) *D1ap ( i * r - i r . , ) * D " ( i ' - tNv ) [ kw l (4-6)
gdje je Do [kg/s] kolidina pregrijane pare, Dr, [kg/s] kolidina medupregrijanepare, Do [kg/s] kolidina vrele vode koja se ispu5ta odsoljavanjem, io [kJ/kg] ental-pija izlazne pregrijane pare, l*u [kJ/kg] entalpija napojne vode, lr", [kJ/kg] ental-
54
[*t]
ezr: lvr,," ., l: ft, - r,) [ urU ]
e c : c c r [ * t ]
ep=da( t r , - r . ) [H ]
pija izlazne metlupregrijane pare, lr., [kJ/kg] entalpija ulazne pare u medupregri-jat, i' [kJ/kg] entalpija vrele vode.
Razlika izmedu topline koja se dovodi u generator pare i topline koja seefektivno predaje izlaznom radnom mediju nastaje zbog toplinskih gubitaka gene-ratora pare u pogonu, pa se, prema tome, toplinska bilanca mole izrazili jednadZ-bom
B Qt : Q + Gt+ G2+ G3+ G4+ Gs + G6+ G7 + Gg
Dijeljenjem gornje jednadZbe sa BQ, slijedi-
1 : qor*8, + Bzrr Bt*go + gs * ge 1- h * gs
odnosno izraiavajuei u postocima
(4-7)
(4 -8)
(4- 10)
(4 - 11)
7ffi: r76r1y4* g*t)* gzcri* g{ri* g+(v.)* gs(D* ge(vi+ gt16* grr*, (4-9)
gdje su gr.,k pojedini oblici toplinskih gubitaka koji nastaju u radu generatorapare.
Iz prethodnih jednadZbi proizlazi da je stupanj iskoristivosti generatora pare
8
4 o p = 1 - X s '
odnosno8
?op(w):100 - ) g, ,r" ,
4.3. TOPLINSKI GUBICI GENERATORA PARE
Pri radu generatora pare op6enito mogu nastati ovi toplinski gubici:1. gubitak zbog osjetne topline izlaznlh dimnih plinova (gr),
2. gubitak zbog zratenja topline u okolinu (92),
3. gubitak zbog kemijski nepotpunogizgaranja (g),4. gubitak zbog pojave dade (go),
5. gubitak zbog leteieg koksa (95),
6. gubitak zbog propadanja goriva kroz re5etku (gu),
7. gubitak zbog sadrZaja izgorivih dijelova u troski (gr),
8. gubitak zbog osjetne topline ostatka iz loZi3ta (gr).
Vidljivo je da su gubici Bs...Ba svojstveni izgaranju krutog goriva, pa se zbogtoga ovdje ne(e razmatrati jer je dana5nja primjena krutog goriva kod brodskihgeneratora pare neznatna, odnosno upotrebljava se samo za neke specijalne slu-dajeve.
55
4.3.1.Gubitak zbog osjetne topline izlaznih dimnih plinova (g1)
Dimni plinovi pri izlasku iz generatora pare imaju uvijek temperaturu ve6uod temperature okoline pa nastaje gubitak zbog neiskori5tene osjetne topline. Toje najveii gubitak koji nastaje u pogonu, a ovisi uglavnom o dvjema velidinama:temperaturi izlaznih dimnih plinova /,, i o koeficijentu pretidka zraka za izgaranje,1. Sto je vi5a izlazna temperatura dimnih plinova, ve6i su izlazni gubici zbognjihove osjetne topline. Ujedno, Sto je veii pretidak zraka za izgaranje, veia jekolidina nastalih dimnih plinova pa, prema tome, i ukupna toplina koju oni iznoseu okolinu.
Iz same definicije proizlazi da je gubitak zbog osjetne topline izlaznih dimnihplinova jednak odnosu izmedu topline koju dimni plinovi odvode u okolinu itopline dovedene u loZi5te, odnosno
8 r : (4-12)
gdje je Vo' [mrVkel volumen dimnih plinova koji nastaju izgaranjem L kg goriva, a| 'pt
Cpt l. [kJ/mfi K] srednja specifidna toplina dimnih plinova izmedu temperature_ I r o
okoline /. i temperature izlaznih dimnih plinova /o1.Valja nastojati da se konstrukcijskom izvedbomizlazna temperatura dimnih
plinova 5to vi5e snizi, a to se postiZe ugradnjom naknadnih ogrjevnih povrSina(zagrijah vode i zagrijata zraka).
Ekonomska temperatura izlaznih dimnih plinova treba da bude optimalna,dobivena na osnovi velidine naknadnih ogrjevnih povr5ina, tj. tro5kova njihoveugradnje i pogonskih u5teda goriva koje se postiZu smanjenjem gubitaka toplineizlaznih dimnih plinova. Ograniduju6i dinioci smanjivanja izlazne temperature dim-nih plinova su povedanje ugradbenih dimenzija i problem smjeitaja, Sto je naroditoizraLeno na brodovima. Osim toga, problem je i niskotemperaturna korozija, azbogtoga i porast tro5kova odrZavanja.
Moderne konstrukcije brodskih generatora pare velikih udinaka imaju vrloniske izlazne temperature dimnih plinova (dak do 115'C). To su najde56e izvedbesa rotacijskim grijadima zraka (tip Ljungstrom ), dije su povrsine zastiiene emaj-liranim slojem od djelovanja niskotemperaturne korozije.
Na smanjenje izlaznog gubitka topline dimnih plinova, kao Sto je ved spome-nuto, izravno se utjede i smanjenjem volumena dimnih plinova, a on je upravorazmjeran pretidku zraka za izgaranje. Prema tome, u pogonu treba da je pretidakzraka Sto manji, ali i dovoljan da se osiguraju uvjeti za potpuno izgaranje goriva.
Gubitak zbog osjetne topline dimnih plinova moZe se pribliZno izradunati i
vor Cprl,,' trr, - ,.)
prema formuli Hassensteina i Siegerta
Br(ut: k q#i;""r l/.1
56
Qt
(4-13)
gd,je je faktor k ovisan o sadrzaju vlage u gorivu i o volumnom udjelu ugljik-diok-sida i uglj ik-monoksida (p.or(*)* gcol*l) u dimnim plinovima. a za lbZivo uljese s dovoljno todnosti moi.e uzeti da je k:0,6.
Na slici 4.4 prikazna je ovisnost gubitka osjetne topline dimnih plinova oizlaznoj temperaturi i o pretidku zraka za izgaranje.
40
"o [9IKE
GUBITAK U IZLAZNIM PLINOVIMA [%I
Sl. 4.4. Gubitak topline u izlaznim dimnim plinovimalzvor: 2, 4.156
4.3.2. Gubitak zbog zrad,enja i odvodenja topline u okolinu (gr)
Taj gubitak nastaje zbog temperaturnih razlika izmedu vanjskih povrsinageneratora pare i okoline, pa se zbog toga toplina odvodi konvekcijom i zradenjem.
Na taj gubitak najvi5e utjede velidina vanjskih povrsina generatora pare irazlika temperatura izmedu vanjskih povr5ina i okoline. Velidina vanjskih povr5inaovisi o kapacitetu generatora pare, ali ako se svede na jedinicu kapaciteta, onase smanjuje porastom kapaciteta. Prema tome, on je veii kod malih jedinica, amanji kod veiih generatora pare.
Osim toga, buduii da je ukupna kolidina topline koja se na taj nadin gubi uokolinu pribliZno jednaka kod svih opteredenja, proizlazi da taj gubitak, izraLenu 7o, raste kad se optere6enje smanjuje i obratno.
Zanemarivsi promjenu okolne temperature, kostrukcijskom izvedbom genera-tora pare moZe se bitno utjecati na temperaturu vanjskih povr5ina najviSe nadinom
t 0
I
5
4
at o
Y
0,8 Eto
u.o ('
0,4
0,3
o,2
KAPAcrrff D [+]
sl. 4.5. ovisnost gubitka topline zradenjem o kapacitetu i optere6enju generatora parelzvor:, 2, 4.169
0 5 1 2 3 4 5 1 0 t 5 2 0 2 5 1 0 0 1 5 0 2 c n 2 5 o
MAKSTMALNT TRAJN| KAPActrEt "
[+]
Sl. 4.6. Gubitak topline zradenjem u okolinul-generatori pare s naknadnim ogrjevnim povr5inama, 2-generatori pare bez naknadnihogrjevnih povr5inaIzvor: 2, 4.165
58
3,6
3,2
2,8
g 2'4No 2,0Y
E 1 ,6dlfo '1,2
0,8
0,4
0
smje5taja cijevi u loZi5tu te izvedbom i vrstom izolacije. Kod modernih izvedbigeneratora pare loZi5ta su redovito ekranizirana i nejde56e dimnonepropusne izved-be, Sto znatno olaksava ulogu izolaciji jer je temperatura s njezine unutarnjestrane znatno niZa (pribliZno jednaka temperaturi isparavanja), budu6i da nijeizravno zra(ena iz loltii"a.
Kod izvedbi generatora pare s dvostrukim stijenkama, izmedu kojih prolazizrakzaizgaranje, taj se gubitak takoder znatno smanjuje jer se zrak prije ulaskau loZi5te zagrijava toplinom koja bi se inade gubila u okolinu.
Na smanjenje tog gubitka izravno i najdjelotvornije utjede izolacija opravda-ne, t j. ekonomske deblj ine.
Gubitak zbog zratenja i odvodenja topline u okolinu najdes6e se odredujena temelju iskustvenih podataka, kao na slikama 4.5, 4.6. i 4.7.
MAKSIMALNI KAPACITET
Sl. 4.7. Gubitak topline zradenjem kod generatora pare s velikim vodenim prostoromlzvor: 2, 4.165
4.3.3. Gubitak zbog kemijski nepotpunog izgaranja (gr)
Taj gubitak posljedica je nepotpunog izgaranja odnosno sadrzaja ugljik-mo-noksida u dimnim plinovima. Na njegovu velidinu uglavnom utjedu:l. sastav isparivih dijelova; ako se radi o laksim ugljikovodicima, potpunost izga-
ranja bit (e vela nego kada su prisutni te5ki ugljikovodici;2. efikasnost mije5anja zraka za izgaranje s gorivom;3. optereienje lozi5ta; Sto je optereienje ve6e, raspoloZivo vrijeme za stvaranje
gorive smjese je manje, pa je i efikanost izgaranja manja, odnosno ve6a jemoguinost da se pojavi CO u dimnim plinovima.
o ls lL s l
59
Ako je analizom dimnihtada se gubitak zbog kemijski
plinova (suhih) odredennepotpunog izgar anja g,
sadrZaj CO i CO2 umoZe odrediti prema
o/l o t
l%l (4-14)
gdje je w. maseni udio ugljika u gorivu ili prema Branssovoj jednostavnijoj, alimanje todnoj formuli
Bt(y"):9w#- 0,536 (qs6r1r.l * gco <.r"t)
r ' , r u t = f % f f i ; , | % lgdje faktor f, za tekula goriva, iznosi oko 50.
4.3.4. Gubitak zbog pojave 6ade (go)
Taj oblik gubitka javlja se uglavnom kod generatora pare s niZim radnimjer su voda i temperature ogrjevnih povr5ina niZe, Sto pogoduje taloZenjuu obliku dade.
(4- 1s)
Nastaje zbog dodira neizgorenih destica ugljika s hladnim ogrjevnim povr5ina-ma, i moZe biti od 0 do 1%.
4.3.5. Ostali gubici
Njima pripada gubitak zbog leteieg koksa (g5), gubitak zbog propadanjagoriva kroz re5etku (96), gubitak zbog sadrLaja izgorivih dijelova u troski (gr) t"gubitak osjetne topline ostatka izloLilta (sJ. Ti gubici nastaju samo pri koristenjukrutih goriva, a ovise uglavnom o vrsti goriva, nadinu izgaranja i konstrukcijiloZiSta.
4.4. KOLICINA GORIVA
Poznavajudi stupanj iskoristivosti generatora pare, moZe setrebna kolidina goriva za izgaranje u pojedinim uvjetima rada.kolidinu goriva, skladno prethodnom razmatranju, glasi:
,:#*gdje je O [kW] toplina koja se predaje vodi i pari u generatoru pare.
Budu6i da se u toplinskoj bilanci generatora pare osjetna toplina goriva(predzagrijanog do pribliZno 130'c) i toplina parezarasprskavanje goriva najdes6emogu zanemariti, imamo ove izraze za kolidinu goriva u pojedinim specifidnimslucajev ima:
60
Wg
tlakom,ugljika
izradunati po-Opd izraz za
(4_ 16)
1. Generator pare proizvodi pregrijanu paru
6: Do!'o - t*u) f kg lt7aqcp L s I
2. Generator pare proizvodi pregrijanu i zasidenu paru
B _ De (te - ,Nv)+ D' (t, _ rNV) lkg IHarlcp L s J
qdje je D, [kg/s] kolidina zasiiene pare, a l" [kJ/kg] entalpija izlaznezasiiene pare.3. Generator pare proizvodi pregrijanu piru, ii kontinuirano odsoljavanje vode
iz bubnja
B_ De (re - rNd_ + D, (r, - rNv) f kg IH a T c p L t J
4. Generator pare proizvodi pregrijanu i naknadno pregrijanu paru
B _ Dp (ip - iNv) + DMp (iMpi _ iMp.) [ kglHa Ucp L s -l
(4-17)
(4- 18)
(4- 1e)
(4-20)
(4-21)
(4-22)
5. Generator pare upotrebljava zrak predzagrijan stranim izvorom topline
6. Generator pare koristi gorivo predzagrijano vanjskim izvorom topline, koje serasprskava s pomoiu pare
B=ffilTl
6.1
5. OSNOVE ToPLINSKoG PRoRAEurunGENERATORA PARE
Toplinskim proradunom generatora pare odreduju se velidine ogrjevnih po-vrsina koje treba da udovolje traZenim radnim parametrima ili se, na temeljupoznatih konstruktivnih velidina ogrjevnih povr5ina, kontrolira predaja topline,odnosno promjena stanja radnih medija unutar njega (dimnih plinova, vode, parei zraka).
Prijenos topline unutar generatora pare slozena je pojava jer se sastoji odvi5e osnovnih oblika prijelaza topline: zratenja, konvekcije i provodenja. Najdes6ese ti oblici ne mogu zasebno promatrati, jer se uglavnom javljaju kombinirano.Tako se npr. radi proraduna isparivadkog snopa cijevi uzima u obzir prijelaztopline zradenjem i konvekcijom, dok je za naknadne ogrjevne povrsine (zagrijatvode, zagrija( zraka), zbog niLih temperatura dimnih plinova, desto dovoljnoradunati samo s konvekcijom. Medutim, ako je ogrjevna povriina prljava, sto seu radu normalno dogada, s unutarnje ili s vanjske strane, onda je vaLani utjecajotpora prolaza topline kroz stijenke, odnosno kroz slojeve na njima, pa je tadau proradun potrebno ukljuditi i provodenje topline.
Medutim odnosi i utjecaj pojedinih oblika prljelaza topline ovise o tempera-turi medija predajnika i prijemnika topline. Tako su konvekcija i provodenjerazmjerni temperaturnoj razlici i ne ovise mnogo o temperaturnoj razini, dokzratenie progresivno raste s porastom temperature . Iztogaproizlazida kod visokihtemperatura dimnih plinova primarno znadenje pri prijelazu topline ima zradenje,a kod niZih temperatura konvekcija.
Radi boljeg razumijevanja, na podetku ovog poglavlja iznose se osnovnipojmovi i termodinamske zakonitosti prijelaza topline, a nakon toga praktidniizrazikoji su prikladni i prilagodeni toplinskim proradunima generatora pare.
5.1. IZMJENA TOPLINE ZRACENJEM
Zagrijavanjem nekog tijela zapodinje se emitirati energija zrakenja,pri demukolidina emisije,u prvome redu, ovisi o temperaturi.
Ovisno o vrsti materije koja se dovodi pod djelovanje zradenja, toplina semoZe reflektirati, propu5tati ili apsorbirati. Pritom se odnos reflektirane energijeprema ukupnoj energiji naziva koeficijent refleksije p, odnos propu5tene prema
63
ukupnoj energiji koeficijent dijatermije d, a odnos apsorbirane energije premaukupnoj koeficijent apsorpcije a. Iz toga op6enito slijedi da je
a I p I 6 : ! ( 5 - 1 )
Kod materijala koji su nepropusni za zratenje, kao ito je ve6ina krutihtehnidkih materijala u strojarstvu, u obzir dolazi samo apsorpcija i refleksija pase onda moZe pisati
& + Q = 7
5.1.1 Kirchoffov zakon ztad,enja
(s-2)
Ako se dva tijela povrsine ,4, i A, smjeste u jedan prostor koji je idealnoizoliran prema okolini, tada ee, kada sistem dode u toplinsku ravnoteZu, tijelaemitirati energiju zratenja Ar et odnosno Az e,z, gdje je q, ukupna emisijskasposobnost, odnosno energija odzradena u jedinici vremena po jedinici povrsine,koja se emitira u poluprostor iznad svakog elementa. Ako je q," energija kojadolazi na jedinicu povr5ine jednog od tijela zbog zratenja stijenki iioiiranogpoluprostora , a a1i a2 su koeficijenti apsorpcije pojedinog tijela, tada se energijskibilanca moZe pisati kao
e," A, o]= At ert i q,. A, az: Az erz
odakle proizlazi da ie !b:+ (-!!t. rubilo koje tijelo).a t a z \ a i /
Ta zakonitost, prema kojoj je omjer emisijske sposobnosti i koeficijentaapsorpcije konstantna za sva tijela, poznata je kao Kirchoffov zakon.
Njime je takoder.definirana gornja granica emisijske sposobnosti q,, koja sed.obiva kada je koeficijent apsorpcije a jednak jedinici, odnoino koeficijent rehek-sije p jednak nuli, t j . kada imamo idealno crno ti ielo.
5.1.2. Zakon ztadenja crnog tijela
Zratenie crnog tijela definirano je poznatim Stefan-Boltzmannovim zakonom.prema
\oj"--y je emisijska sposobnost crnog tijela ovisna samo o njegovoj tem-
peraturi Z [K], prema jednadZbi
4,.: o " [#]
gdje je opoznata Stefan-Boltzmannova koirstanta, koja ima vrijednost5,67 . 10-8 [Wm2 Ka].
t JbZ"f St"ftt (1835 - 1393) empirijski je pokazao da je_zradenje nekog tijela proporcionalno detwtojpotenciji apsolutne temperature. Taj je zakon teoretski izveo Ludwilg Iioltzmann (1844 - 1906).
64
(s-3)
(s-4)
Q " : t " " [ # ]
I
I
osim toga, vazne su karakteristike zratenja crnog tijela njegova spektralnaraspodjela i pomicanje te raspodjela s temperaturom, a'to proizlazi iz toga sto seenergija zra(enja crne povrline ne emitira samo na jednoj frekvenciji, ve6 uSirokom i kontinuiranom rasponu frekvencija, ovisno o temperaturi, na demu setemelji i poznati Planckov zakon zratenja, koji se ovdje ne6e potanje razmalrati.
5.1.3. Zratenje sivog tijela
Stvarne povr5ine u praksi nemaju svojstva idealno crnog tijela, pa se onesvrstavaju u red tzv. sivih tijela. Odnos emisijske sposobnosti neke stvarne (sive)povr5ine prema povr5ini crnog tijela naziva se stupanj crnode e.
Kirchoffov zakon za sivo tijelo, prema tome, moZe se pisati kao
€ : q (s-s)odnosno, drugim rijedima, emisija sivog tijela jednaka je apsorpciji zratenja.Skladno tome, stupanj crnode idealno crnog tijela e": I.
Na taj nadin Stefan-Boltzmannov zakon za sivo tijelo izraLavamo formulom
(s-6)
Stupanj crnoie (emisija) s nekih vaZnijih tehnidkih materijala prikazan je utablici 5.1. Kao Sto se moZe uoditi, on ovisi o stanju povr5ine i njezinoj temperaturi.Naime, glatke (polirane) i svijetle povr5ine, opdenito, imaju manju emisiju odhrapavih i tamnih.
Tablica 5.1, Stupanj crno6e razliditih materijala
lednibroj
Materijal - povr5ina TemperaturafC Stupanjcrnoce a
1 .
2.J .
3.5 .6 .7 .8.9.
10.1 1 .t2.t J .
t4.15 .16.t7.
aluminij - ugladan
aluminij - grubo ugladan
aluminij - oksidirani
mesing - jako ugladan
mesing - uvaljena ploda
mesing - oksidiran
magnezij - oksid
bakar - ugladan
bakar - oksidiran
Zeljezo disto - jako ugladano
delik - ugladan
lijevano Zeljezo - ugladano
ielik-lim
Zeljezo - oksidirano
azbest - ploda
cigla - vatrostalna
porculan - glaziran
100100
200- 600250- 350
20200- 600280- 820
100200- 600170- 230
100200
930- 1 10010024
1 00022
0,0950,18
0,11 -0,190,28 -0,3L
0,060,61 -0,590,55 -0,20
0,0520,78
0,0s2-0,0640,066
, 0,270,55 -0,61
0,740,960,750,91
5.1.4. lzmjena topline zradenjem izmedu dviju velikih paralelnihcrnih povr5ina
Dosada5nja razmatranja uzimala su u obzir samo zradenje koje nastaje odjednog tijela, uz pretpostavku da se energija jednom odzradena viSe ne vra6a nanjen izvor. Medutim, to se stvarno dogada samo onda ako jedno crno tijelo zradina drugo crno tijelo, s time da izmedu njih nema nikakva apsorbirajudeg medija.Medu neapsorbiraju6e plinove svrstavaju se klor, vodik, kisik i du5ik, dok suvi5eatomni plinovi, npr. ugljik-monoksid, ugljik-dioksid, vodena para i sumpor--dioksid, apsorbiraju6i u manjoj ili ve6oj mjeri, ovisno o debljini sloja i tempera-turi.
Pri proudavanju zradenja povr5ina, nuZno je definirati uvjete pod kojimacjelokupno zratenje jedne povr5ine (izvora) potpuno apsorbira druga povr5ina(prijemnik). To 6e se dogoditi samo onda kada su dvije zradeie povr5ine besko-nadno velike, tako da je kolidina zratenja rubova izvora, odnosno iznad rubovaprijemnika, zanemariva. Ako se pritom obje povr5ine pona5aju kao crno tijelo,energija zra(enjaizprve je e,a.: oTr4, a iz druge enz: o Zro.Na temelju defini-cije crnog tijela, sva energija koja se zralina njega bude apsorbirana, a izmijenjenatoplina po jedinici povr5ine izmedu dviju povriina, koje se odrZavaju pri konstat-noj temperaturi, jednaka je
o4 , " : f f = o (T l
Cesto se zbog prikladnosti taj izraz piie u obliku
- ne [#]
e"" : c "t (,-tl - (r*o)' ] | # ]
(s-7)
(s-8)
gdje je C" koeficijent zra(enja crnog tijela, koji ima velidinu 5,67 lWlmz Kol, T,[K] je temperatura toplijeg tijela, a 7, tK] temperatura hladnijeg tijela.
5.1.5. lzmjena topline zradenjem izmedu dviju paralelnih povr5inarazlicitih emisija
Razmatranje u prethodnom poglavlju odnosi se na crna tijela (povrline). Akose dvije povr5ine ne pona5aju kao crna tijela pa imaju razlidite emisije, efektivnaizmjena topline bit ie razlidita. Naime, dio energije koji se emitira izprve povriinebit 6e apsorbiran, a ostali dio reflektiran natrag prema izvoru. Tako, ako jeemitirana energija s prve stijenke po jedinici povr5ine ezt, 1rz stupanj crno6e f,r,druga stijenka 6e apsorbirati q,, er, a reflekrirati q1 (l - er).
Prva stijenka tada ie opet zra(iti, ali u velidini q", (l - er) (l - er). Izmjenatopline na povr5inama tada je:
66
1. za toplu povrlinu . :zratenje: q.,povratak: q. r (1- q)zradenje: e,, (l - sr) (1 - er)povratak: ea (t -
d O - er) (l - q)
2. za hladnu povrSinuzratenje: q,,povratak: qa (L - er)'zradenje: aa (l - er) (1 - er)povratak: e,z (l - e,) (1 - er) (1, - er).
Iz toga proizlazi da je kolidina izmijenjene topline jednaka
e.: lea- et (1 - e) - ea (1- e,) (1 - E)t - q,, (t - er) (I - er),
( I - E ) , - . 1 - L t , q . r - e t 4a ( I - e , ) ( 1 - e r ) - e , e r ( l - e r )2
(5-e)
(s- 10)
(s- 11)
( r - € )2 - " "1
gdje je e,7: t t oTra, a e"z: h oTza.
Izraz (5-9) zrapravo je red dije rje5enje je
o" o f t r lq, :7=i l l _
(T ' 'o- r r ' ) L . rJ: + - - I
€1 E2
ili pisano u drugom obliku
n' : 7J1 [ ( ,*-L)' - (#)' ] [ *o ]cr - c t - 1
gdje su cri c2 koeficijenti zratenja toplije, odnosno hladnije povrsine, a c., kaoSto je vei redeno, koeficijent je zradenja crnog tijela (5,67 W7m2Ka).
5.1.6. tzmjena topline zradenjem izmedu povrsina koje zatvarajujedna drugu
Kao karakteristidan sludaj ovdje se uzima zradenje izmedu sferne povrsineradijusa rr, koju zatvara druga sferna povrsina radijusa rr. Takvo razmatranjemoze se nastaviti jednadZbom (5-11). Naime, cjelokupno podetno zradenjes unutarnje sfere q,rA, pada na povrsinu vanjske sfere Ar. bd toga se udio
(1- er) q,1A1 reflektira, od dega opet uoio ("a )' ,t - Ez) q"r At pada na Ar, a
[ / . \ 2 1udio | 1 - [ :l I tt - E) qa Arvra6ase naAr.Akose takvaanalizanastavinaisti
L \ r2 / J
nadin, izmjena topline zradenjem predstavljena je jednim geometrijskimpa se ona moLe prlkazati kao
Q r =o A t
( ; - ' )
(2" - Zr9 [wl
odnosno
oArQ " : (TL4 - 724) [Wl
1* ( t ) 't r \ r2 /
t )I , A ,e- A'
redom,
(s-r2)
(s - 13)
ili
I rt - -\ €z
A r
] I*rQ , : (s - 14)l . A , ( t 1 \_ _ { - - | _ _ _ |c . ' 4 2 \ C 2 C " l
Ista relacija vrijedi takoder za pretpostavku da imamo beskonadno dug kon-centridnicil indar, osimSto tadazaodnos,4llArvri jedi dajerl lr2umjesto rr2 1r22.
5.1.7. lzmjena topline zradenjem plinova
- - Kad.a je povrsina koja zradenjem emitira toplinu okruZena slojem plina ukojemu je sadrZan ugljik-dioksid, vodena para ili sumpor-dioksid, tada selop[naapsorbira u odredenom podrudju infracrvenog spektra. obratno, ako je masa plinazagrijana, ona takoder zradi tim istim valnim duljinama. Drugim rijeiima, plinovikoji apsorbiraju energiju zradenja mogu je i emitirati. Medutim, razliiiti plinoviimaju i razliditu sposobnost sudjelovanja u izmjeni topline zradenjem. Viseitomniplinovi, kao Sto su ugljik-dioksid, vodena para, sumpor-dioksid, ugljik-monoksid,ugljikovodici, amonijak, klorovodik i neki drugi, imaju takva emisijska svojstvakoja svakako zasluZuju paZnju, pa ih s tog stajalista treba uzimati u obzir. Dvoa-tomni plinovi, kao Sto su vodik, kisik, dusik itd. nemaju apsorpcijske spektre uonim valnim duljinama koji su valni za prijelaz topline zradenjem pri temperatu-rama_koje se pojavljuju unutar generatora pare, pa se s tog gledista mogu zane-mari t i .
U proradunu priielaza topline zradenjem plinova kod generatora pare naroditosu utjecajni ugljik-dioksid i vodena para, dok se djelovanje sumpor-dioksida, zbogmalog udjela, najde5de moLe zanemariti.
velidine koje utjedu na zradenje plinova su debljine sloja /, parcijalni tlak pi temperatura /.
Plinovi emitiraju i apsorbiraju energiju po dubini, za razllku od dvrstih tijela,kod kojih u procesu zratenja sudjeluje tek nekoliko molekularnih slojevi napovrsini koja zradi. rz toga proizlazi i utjecaj debljine sloja plina na zratenje.
68
[('*ol.(*e)'
Energija toplinskih.zraka pri prolazu krozsloj plina postaje sve manja zbogapsorpcije koja je razmjerna broju molekula s kojima se zraci sudaraju. eroj tif;sudara ovisan je, osim o duZini puta odnosno debijini sloja plina, i o parcijalnomtlaku.
- Utjecaj temperature proizrazi iz samog porijekla infracrvenog spektra plina,kao posljedica simultarih-kvantnih izmjenainergitskih razinarotaiije i interatom-skih vibracija molekula, koje su proporcionalne potenciji temperature.- Radi praktidnosti proraduna prililadno je izriz ta rritenie plinova prilagoditiStefan-Boltzmannovu zakonu, pa se skladnb jednadZbi fs-dl riroze pisati
Qzpt, t : t6 O Ta (s- 1s)
ejje je eo' stupanj (koeficijent) crno6e plina, a( :5,67 . 10-8 wm2 Ka) je stefan--Boltzmannova konstanta, a Z [K] temperatura plina._ Na dijagramima, s]. 5. 1. i sr. 5 .2, prlkazane su ovisnosti stupnj a crnoie ugljik--dioksida odnosno vod-en_e pare u obliku kriv,lja epr: f (p. t,^ t) gdje je p jbar]
parcijalni tlak plina, / [m] debljina sloja, a r ['c] te,iipeiaiu.a pii.,a.
ds)
doUJ.(.)ozE,ozo-fFgt
TEMPERATURA TCI
Sl. 5.1. Stupanj cmo6e ugtjik-dioksida (CO2)Izvor: 2, 4.5I
69
o- 0,2
(r)
oEU{)o 0.1z(f()2 O,o7
b 0,0s
EMPERATURA TCI
sr' s'2' i#3:lr:r;;"
vodene pare (H'o)
Ako poznajemo stupanj crnode plina, moZe se s pomoiu izraza (5-"1.5) izra-dunati toplina zra(enja q,prfWlm2f, koja odgovara toplini predanoj od jedneplinske polulopte na elemenat povr5ine crnog tijela pri temperaturi od 0 K.
Toplina izmijenjena zradenjem izmedu plinskog sloja temperature /, i nekepovrsine sa stupnjem crno6e €'st na temperaturi t, moZe se izradunati prema opie-nitom izrazu
Qz,pt : ts t (Qz,pr , t r - Qz,pt , t2)l w lL,ntJ
gdje je e,,pr,,, toplina zradenja plina priplina pri temperaturi /2.
(s * 16)
temperaturi tr, ? ez,pr,tz toplina zratenja
70
5.2. PRORACUN LOZISTA
5.2.1. Toplinska bilanca loZista
osnovni zadatak toplinskog proraduna loZista generatora pare je da se nabazi toplinske bilance odredi velidina ozradenih povriina koje na sebe preuzimajutoplinu zra(enja ili obratno, da se, ako se poznaiu oblik i velidina loZi5ta, odredipredaja topline u njemu.
U loZi5tima generatora pare toplina se uglavnom predaje zradenjem pa se natem-elju toga i dini proradun. Naime, prijelaz toplini konvekcijorn naj8es6e semole zanemariti zbog malih brzina dimnih plinova. Iznimku od ioga valja udinitikod specijalnih izvedbi (loZista pod poviienim tlakom, loZista u obhfu plamenica),gdje_u proradun izmjene topline treba ukljuditi i konvekciju.- Predajnik topline z.ratenja u loZistu je plamen, a prijemnik su loZisne povrsinekoje su u suvremenim izvedbama generatora pare obioZene isparivadkim iijevima(ekranom).
zra(enje plamena proizlazi iz dvaju razloga. Manji dio potjede od plinova uprocesu izgaranja, dok drugi, veii dio, nastaje zbog zra(enja lvritih destica (dade,koksa), kao meduprodukta procesa izgaranja, koje se ., pia-"nu nalaze u lebde-6em stanju. Te destice zrade kao dvrsta tijela i daju plamenu Zuikastu boju. Zbogsvega toga vrlo je tesko radunski todno predstaviti pojavu zratenja plimena iloZi5tu jer na nju utjedu blojni dinioci koji su podloini'razliditim p.orni"nu-u utoku rada. osim teikog odredivanja stupnja crno6e plamena, teSko je definiratii efektivnu temperaturu plamena jer sam proces izgaranja nije jednolik u ditavomloZi5nom prostoru, pa ni sastav plamena nije homogen. osim-toga, predaja toplinezradenjem zbiva se istodobno s izgaranjem (jedno utjede na drufo),-pa i tb oteZavadefiniranje efektivne temperature zralenja.
- ?u jednostavnije proradune u praksi se s dovoljno todnosti moZe pretpostaviti
da.plamen u kojemu je sadrZano dosta lebdeiih destica (plamen dvrstiir gorivakoje izgara u letu ili plamen tekuiih goriva), zradi kao sivi povrsina odreEenogstupnja crnoie.
Skladno tome, kao osnovica proradunu izmjene topline zradenjem plamenau lozi5tima mogu posluZiti jednadZbe (5-11) il i (5-14). pritom se, iadi pojedno-stavljenja izraza, moZe pisati
Q.: Azr Cr-z [(#)'-(,*tl]twl (5 - 17)
(s - 18)
gdje je C,_2, koeficijent prijelaza topline zra(enjem,prema izrazu(5_11), iznosi
C'l-z:t+-i#']_ I _ _ _
c r ' c , c "
odnosno, u skladu s rzrazom (5-14)
71
L 1 - 2 -I w lL -' 6'-j (s - 1e)
I A . "- - l -
C r ' A r rf 1 - l \\Ct C" l
- Ct je koeficijent zradenja plamena, za koji se pri izgaranju loZivog ulja moZeuzeti da je 4,88 Wm2 Ka
- Crie koeficijent zradenja loZi5ne povriine, odnosno ekranskih cijevi, za koji se,uz pretpostavku da imaju tanku naslagu dade, moZe takoder uvrstiti 4,88 Wm2 Ka
- C" je koeficijent zratenja crnog tijela, a iznosi 5,67 WlmzKa- T, tK] je stvarna temperatura plamena- Z" tKl je temperatura stijenki cijevi ekrana, koja se uzima kao jednaka tempe-
raturi isparavanja uve6anoj 30 do 50'C- Ar, [m'] je efektivno ozra(ena povr5ina loZi5ta, a- Ar, [m'l je povrSina plamena koji zradi.
Formulom (5 - 19) uzima se u obzir odnos izmedu povrSine plamena A* iozra(ene povr5ine loZi5ta A7y. Stoga su odstupanja koja nastaju pri proradunuprema formuli (5-18) toliko ve6a Sto je manje gorionika u pogonu, tj. Sto jemanje opteredenje loZi5ta. Kod proraduna loZi5ta generatora pare s vi5e gorionikai pri punom optereienju , moLe se ipak s dovoljno todnosti iskoristiti izraz (5 -18).
Ako znamo stvarnu temperaturu plamena u loZi5tu t", moie se iz jednadZbe(5-17) odrediti efektivno ozratena povr5ina loZi5ta AzL ili obratno; na temeljuozradene povr5ine, odnosno topline koja se predaje zradenjem, izradunava sestvarna temperatura. Pritom se postavlja jednadZba bilance topline u loZi5tu,dovedene gorivom i zrakom zaizgarcnje, te topline predane zra(enjem i odvedeneizlaznim dimnim plinovima izloLi{ta, koja za 1 kg goriva glasi:
,h H a * t v,, ̂o i,, : 9* t (fr i
- (r*t)' ] + r0,,, (s - 20)
pri demu je i.' entalpija ulaznog zraka u loziSte, 10r,. entalpija dimnih plinova naizlasku iz loLi(ta, svedena na 1 kg goriva, a 7 stupanj iskori5tenja lozi5ta, kojimse uzimaju u obzir gubici u loZi5nom prostoru.
JednadZba (5-20) nije prikladna za rje5avanje, jer se kao nepoznanice isto-dobno pojavljuju ?, i 1pr,,, pa se proradunu mora priii s postupnim pribliZavanjem(iteracijskom postupku) ili se jednadZba rje5ava grafidki, tj. odredivanjem presje-ciSta parabole detvrtog stupnja, definirane izrazom
Cr-t Att
B
kao Sto je prikazano na slici 5.3.
72
[ (* )' - ( * )' 1 , . o.uu."..r definiranim izrazom rlrH o* )vr,"6^ir1L \ 1 0 0 / \ 1 0 0 / l ' " - 1pt,,,
+[(*) ' ]-(t'
\1 o(
q, Ho + l, Vq.6 i11 - 14"
tr
Sl. 5.3. Grafidko odreclivanje stvarne temperature u loZi5tu
t [ 'c]
5.2.2. Ozradena povr5ina u loZistu
odredivanju efektivno. ozralene povr5ine nekog zida loZista uvodi se, premaEckertu, tzv. koeficijent razmjestaja cijevi r1t, kojim se toplina sto je preuzimi nekacijevna stijenka s proizvoljnim rasporedom cijevi izjednaduje r iopiino- koju bipreuzeo zid prekriven tom cijevnom stijenkom, uz pretpostavku da mu je temperiturajednaka temperaturi stijenke cijevi. U tom sludaju je
Ar t : Q At :Z , V i A^ (s-2r)gdje je A, povrsina pojedinog zida lozista koji je oblozen cijevima (ekranom), a
(s-22)A z : b ; h i : t i n i 1 1
- aI 3
ZRACENJE OZIDA:1.-e > 1,4.d2 . -e :03.-BEZ ZRACENJA
OZIDA
Sl. 5.4. Faktor ekraniziranja (\') koddvorednog rasporeda cijevi
Sl. 5.5. Faktor ekraniziranja (V) kodjednorednog rasporeda cijevilzvor: 2. 4.61
ZRACENJE OZIDA1 . - e = I , 4 d2.-e:q,.q d3 . -e :0 ,5 d4.-e:O
BEZ ZRACENJA OZIDA5.-e >0,5 d
F;
Efektivno ozradene povr5ine u loZiStu su loZi5ni ekrani (prednji, straZnji, bodni)i cijevne zavjese pregrijada. Povr5ine koje nisu pokrivene cijevima (ekranima), npr.otvori za gorionike i otvori zaulaz dovjeka, ne uzimaju se u obzir pri odredivan ju Arr.
Ako ekran ima tzv. membranske stijenke ili cijevne zavjese s dva ili vi5e redovacijevi, koeficijent razmje5taja je /:1. Isto vrijedi i za trnasti ekran (kada su ekraniobloZeni kromnom ili nekom drugom izolacijskom masom, gdje postoji opasnost odizravnog dodira plamena s cijevima).
Pri definiranju razmje5taja cijevi u loZi5tima zatekuta goriva uzima se:- za manje generatore pare s visokim toplinskim opterecenjima loZi5ta tld:l,l
do 1.15.- za generatore pare s niZim toplinskim optere6enjem loZi5ta tld:1,4 do 1,55, gdje
je t korak izmedu cijevi, a d promjer cijevi.
S.2.g.Temperature u loZi5tu
Moramo razlikovati tri razlidite karakteristidne temperature u loZi5tu. To su:teoretska temperatura loZi5ta, stvarna temperatura loZi5ta i temperatura naizlazuiz loZiSta.
5.2.3. 1 . Teoretska temperatura lo2i1ta
To je ona temperatura koja bi se postigla kada bi se sva oslobodena toplinaupotrijebila za grijanje dimnih plinova. Medutim, kod realnih izvedbi loZi5ta tonije moguie jer ih nije mogude izvesti s idealnom izolacijom, pa se jedan diotopline uvijek gubi u okolinu. Osim toga, loZiSta se izvode s ekraniziranim stijena-ma, tako da dio topline zradenjem odmah prelazi na ekranski isparivad i predajese vodi unutar cijevi.
Ako se postavi bilandna jednadZba, prema kojoj se sva toplina loZiSta koristisamo za povi3enje temperature nastalih dimnih plinova od temperature koju imazrak na ulasku u loZi5te tyy, tada slijedi
Rje5avanjem jednadZbe (5-23) proizlaziizrazza teoretsku temperaturu u loZi5tu
1 trh Ha: Vor C6 1,,,
(t, - trr)
t , : -4\+/Lr fc lvd cil 1,,.,
(s-23)
(s*24)
Kao Sto je vidljivo iz jednadZbe (5-24), teoretska temperatura u loZiSturazmjerna je stupnju iskori5tenja loZi5ta i donjoj toplinskoj vrijednosti goriva, aobrnuto je proporcionalna pretiiku zraka i specifidnoj toplini dimnih plinova.
Budu6i da je pri izradunavanju teoretske temperature izgaranja potrebnopoznavati srednju specifidnu toplinu dimnih plinova, ona se prethodno pretpostavii potom joj se postupno pribliZava.
75
5.2.3.2. Stvarna temperatura lohista
To je prosjedna temperatura koju imaju dimni plinovi u loZi5tima. Ona jeuvijek manja od teoretske , arazlika nastaje zbog predaje jednog dijela oslobodenetopline zradenjem na stijenke loZi5ta. To se jednadzbom toplinske bilance moZeizraziti kao
(s-2s)7h B Ho- Q,: B Vpr Cpr 1,, tr, - ,r,l
Iz rje5enja te jednadZbe slijedi da je stvarna temperatura
,":Ma*+r", [ 'c]B Vo, Cr, l,u
(s-26)
Uvodenjem tzv. faktora ozradenosti r, toplina koja se zradenjem predaje u lozistumoZe se izraziti kao dio topline dovedene gorivom, odnosno
(s-27)
(s-28)
Q , : r B H a
pa izraz (5-26) postaje
,":M#+rr, ["C]Vp, Cor 1,,,
Faktor ozradenosti rto je ve6i Sto je ve6a povrsina cijevi kojima je obloZenoloZiSte. Odmah je vidljivo da usporedo s porastom faktora ozradenosti pada stvarnatemperatura u loZi5tu. Njegovom velidinom utjede se na geometrijski oblik i ras-pored ogrjevnih povr5ina generatora pare, jer se njime zapravo definira velidinaekrana u loZi5tu, odnosno onog dijela isparivadke povr5ine koja na sebe primatoplinu zradenjem. Sto je veii faktor ozradenosti, manji je konvektivni snop ispa-rivada.
Kod starijih izvedbi generatora pare faktor ozradenosti bio je od 0,2 do 0,4a kod modernijih izvedbi, s ve6im ozradenim povr5inama odnosno s potpunoekraniziranim loZi5tima, taj je dio veii od 0,5 (do 0,6).
5.2.3.3. Temperatura na kraju loZista
Temperatura plinova na izlasku iz loZi3ta razlikuje se od stvarne temperaturekod onih generatora pare u kojima se toplina predaje konvekcijom u samomloZi5nom prostoru. Budu6i je kod uobidajenih izvedbi brzina dimnih plinova krozpresjek loZi5ta relativno mala, ta se razlika moi,e zanemariti zbog relativno malepredaje topline konvekcijom. Medutim, u loZi5tima u kojima se postiZu ve6ebrzine strujanja dimnih plinova, npr. lozi5ta u obliku plamenica, potrebno je uzetiu obzir i predaju topline konvekcijom, pa na temelju toga slijedi izrazza rempe-raturu na kraju loZiSta
76
I
/ , l : / , -gG-Q{t"alB Vr, Cr, 1,,,,
gdje je akoeficijentprljelaza topline konvekcijom, /"a A. povriina loZi5ta koja je izloLena konvekciji.
5.3. PRORACUN KONVEKTIVNIH OGRJEVNIH POVRSINAGENERATORA PARE
v:6 je pretho-dno napomenuto da je tesko todno proradunati izmjenu toplinena ogrjevnim povrSinama generatora jer se radi o kombiniranom utjecaju zratLnja,konvekcije i provodenja.
. Kada se govori o konvektivnim ogrjevnim povrsinama, tada se podrazumije-vaju oni .lijelovi generatora pare gdje prevladiva predaja topline tonvekcijom,a manji udio ima zra(enje.
Provodenje topline u generatoru pare, kada su ogrjevne povrsine diste, nemaznatnog utjecaja na prijelaz topline, jer su stijenke relativno tinke pa imaju dobruvodljivost topline. Medutim, ako su stijenke prljave ito se dogada u toku normalneeksploatacije, utjecaj provodenja topline postaje znatan pi treba da ga se priradunanju uzme u obzir.
. Radi boljeg razumijevanja cjelokupne problematike proraduna ogrjevnih po-vrsina generatora pare, ovdje ie se najprij e anijeti ornoun" termodinimske zaio-nitosti na kojima se temelji cjelokupni pristup, bez namjere da se detaljnijerazmatraju, a zatim ie se prikazati nadin proradunavanja priiagoden uvjetima"kojisu tu pr isutn i .
5.3.1. Fourierov zakon provodenja topline
Fourierov zakonl provodenja topline utemeljen je na empirijskom razmatra-nju jednodimenzionalnog stacionarnog toka topiine kroz dvrito"tijelo. Jednodi-menzionalni tok podrazumijeva da je temperatura jednaka na cijeloj povrsiniokomitoj na pravac prolaza topline, pa se takve povrsine nazivaju izotermnim.Stacionarni tok podrazuljjev_a da je temperatura u bilo kojoj toiki nepromije-njena u toku vremena (slika 5.6).
Tada se Fourierov zakon moie izraziti jednadZbom.
(s_2e)
temperatura stijenki cijevi,
(s-30)o - -^"(#)gdje j9 ,t toplinska vodljivost materijala, ,4 povrsina dr diferencijal temperature,a dx diferencijal debljine stijenke.
1J.nt ^""?t,f:,:..J-:-r:l1l?rd:.(1768
- 1830), francuski matematiiar i fizidar, poznat po svo;emu djelu, I heone analitique de la chaleur.<
t1
o
t 1
t2
?u
t3
t 3
t1
l. f,n- r
t
tn
x1 x2 x3 xi Xn_,
Sl. 5.6. Stacionarno provodenje topline
U stacionarnom toplinskom toku gradijent temperature je konstantan, a kadaje toplinska vodljivost ,l konstantna, temperaturni profil je pravac. U skladu stime, integracijom gornje diferencijalne jednadZbe proizlazi da je
Predznak ( - ) u jednadZbi ozna(ava da je tok topline pozitivan u smjeru padatemperature, odnosno
Q : l A (s-32)
5.3.1.1. Provodenje topline kroz ravnu vi5eslojnu stijenku
Iz primjene Fourierovog zakona, kada je stijenka sastavljena od vi5e slojevarazliEite debljine i razliditih koeficijenata vodljivosti (kao na slici 5.7.), proizlazida je toplinski tok isti u svim dijelovima stijenke, odnosno
a - - A A t z - t rx
Q: trt
- 2- tt3
A( t ' - t , ) : k ;
( , - t ' ) :
^ A(tr- t ) : l " - ,
i , ( tn-, - tn)
t t - t z
x
(s - 31)
AX1
AX3
78
(s -33)
Sl. 5.7. Provodenje topline kroz vi5eslojnu stijenku
Daljnjim izvodom dolazi se do op6e jednadZbe za toplinski tok
t r - t ^o - A "
> +4
gdje se ukupni koeficijent vodljivosti topline moZe izraziti s
- X r ,, \ , 2 -- > +
4
pa gornja jednadZba za toplinski tok prima oblik
, . - t nQ = A " r { = -
Z x t
(s -34)
(s - 3s)
(s - 36)
5.3.1.2. Provodenje topline kroz cilindriinu stijenku
Kod proraduna generatora pare susredemo se najdes6e s prolazom toplinekroz cilindridne stijenke (cijevi), kao na slici 5.8., za koje Fourierov zakon, uopienitu obliku, glasi
79
I
IProvodenje topline kroz stijenku cijevi
4 t , d tO - - A r , i ; : - ) . 2 r " t #
gdje je r radijus stijenke, a / duljina.
Ako imamo jednoslojnu cilindridnu stijenku, toplinski tok 6e biti2 ) . n l
Q : - . n Q t - t r )l n -
r l
Ako imamo vi5eslojnu cilindridnu stijenku, kao na slici 5.9, prema analognompostupku proizlazi
Q :2 x l ( t r - t , )
(s - 3e)
(s - 40)
(s - 41)
81
(s-37)
(5 - 38)
h!2+i t "Z+ . . +n l , " *
5.3.2. Prijelaz topline konvekcijom
,- Prijelaz topline konvekcijom izrrtavase na temelju empirijskihizrazadobive-nih ispitivanjima i eksperimenralnim mjerenjima. uvieti koji se realno javljajuodreduju uglavnom turbulentno strujanje i pritom, kad dimni"plinovi strujl prekoogrjevnih povr5ina, imamo dva osnovna sludaia:1. uzduZno nastrujavanje cijevi i kanala,2. popredno nastrujavanje cijevnih snopova.U nastavku se iznose neke- jednadLbe za proradun prljelaza topline konvekcijom,prikladne za primjenu kod generatora pare.
5.3.2.1. LJzdu2no nastrujavanje cijevi i kanala
Na osnow radova drugih istraZivada schack je definirao opiu jednadLbu zakoeficijent prijelaza topline kod turbulentnog strujanja u cijevima ili usporednos cijevima normalne hrapavosti za sve plinove i prbgrijanu paru, koja glasi
A:0,025 Cpo,81 tr',rs ytoo,Ts 6!-0,25 t# ]
1Ay
gdje je c, .lrlmt K] specifidna toplina, ),tyl\ K] toplinska vodljivost, w" [m/s]reducirana brzina na normalno stanje, a d [m] unutainji promjer cijevi odnbsnohidraulidni promjer kanala.
Prethodna jednadZba za dimne plinove bez pretidka zraka u pojednostavlje-nom obliku slasi
o:lo,rn * 0,,(*)-o,oo88 (#u)'l#t#l
Za dimne plinove koji se normalno javljaju u pogonu generatora pare mogu seuzimati vrijednosti dobivene iz prethodne jednadZbe, umanjene prlbliLno 2"/",odnosno
^ ^ ^ l - / t \ . ^ ^ l t \ ' ? l h l ^ 0 . 7 5 f W ' ldlr :0,e8 l+.r0+0, , l r r - /_0.0088 l l0d, l ] f f i ; lm+]
(s_42)
Isto se moZe primijetiti i za zrak, ali se vrijednosti tada moraju umanjiti pribliZno77o. odnosno
r / r \ t * n / 1 \ ' l 4 l f - w 1 ' -a' :0 'e3 l+ ' t l
+ o ' ' ( \* / - O' f t - - \ r00/ r d0.25 Lnl ' K I ts-+: l
Ako cijevima struji pregrijana para moZemo se koristiti jednadZbom
n:l+,+z+or (#)1# t ;p]U prethodnim izrazima t ["C] je temperatura medija, a w" [m/s] reducirana brzinamedija, svededa na normalno stanje, odnosno
273 p [ * - lw o : w 2 7 3 + t a o r 3 L ; l
(s -44)
(s -4s)
gdje je w [m/s] stvarna brzina medija, r ['C] temperatura medija, a p[bar] tlakmedija.
U prethodnim jednadZbama d [m] je svijetli promjer cijevi, odnosno hidrau-lidki promjer kanala opieg oblika
4 A4 : d n : 6
[ l ,
gdje je A I^'l presjek, a O [m] opstrujavani opseg kanala.Ako imamo strujanje kroz kratke i Siroke kanale, dobivene vrijednosti za
koeficijent prijelaza topline konvekcijom atreba, prema prethodnim formulama,korigirati faktorom / koji ima slijedeie vrijednosti (ovisno o duljini kanala L ihidraulidnog promjera dn):
5.3.2.2. Popreino nastrujavanje cijevnih snopova
Prema istraZivaniima O. L. Piersona, E. C.postavljena je empirijska jednadZba koeficijentakod poprednog strujanja preko cijevnog snopa:
art:0.345 f^ Fo''n Coo'o' Yo-o-l' f + I' - -p do.3e Lm, K _l
82
(s - 46)
Hugea i E. D. Girminsona,prijelaza toplina konvekcij om
(s - 47)
gdje je /" koeficijent koji ovisi o rasporedu cijevi i Reynoldovom broju, / [Wm K]je toplinska vodljivost plina Co [J/m3 K] specifidna toplina plina, wo [m/s] reduci-rana brzina na normalno stanje, d [m] vanjski promjer nastrujavanih cijevi.
Uvr5tavaju6i pojedine fizikalne velidine u prethodnu jednadZbu, dobivaju seizrazi za pojedine medije. Tako se za strujanje dimnih plinova bez pretidka zraka(teoretsko izgaranje) dobiva
a=1, '12 \ ry n#
q : r . 6 8 5 W r ^ # [ - * O ]
a, , :1 .6\ ryr"#t#]
ap=o,3ss tT f^# [-*O]
f w lL -tKl (s - 48)
(s - s1)
(5 - s2)
cijevnog snopa, / ['C]p [bar] apsolutni tlak
(5 - s3)
83
' Za dimne plinove s uobidajenim pretidkom zraka, vrijednosti iz prethodne
jednadZbe dovoljno je smanjiti pribliZno 27", odnosno
(s - 4e)
Za popredno strujanje zraka preko snopa cijevi korekciju valja smanjiti otpri-Iike 7%, odnosno
(s - s0)
Na isti nadin dobivamo i koeficijent prijelaza topline konvekcijom kod popred-nog strujanja vodene pare preko cijevnog snopa
U prethodnim je izrazima:-
T Lfl yednja apsolutna temperatura medija u promatranom presjeku- f koeficijent rasporeda cijevi, koji se s dovoljnom todnos6u moLe uzeti za
paralelni raspored cijevi 1,1, a za Sahovski 1,15 do 1,20,- w. [m/s] brzina medija u najuZem presjeku snopa, reducirana na normalno
stanje okoline (0'C, 1,013 bar), odnosno
p f ' l1"013 L;J
gdje je w [m/s] stvarna brzina medija u najuZem presjekuje srednja temperatura medija u promatranom snopu, amedija,- d [_rn] vanjski promjer cijevi u nastrujavanom cijevnom snopu.
_ Prethodne jednadZbe za popre(no nastrujavanje cijevnih snopova vrijedekada je nastrujavanje pod pravim kutem u odnosu na oii cijevi i kada je d'esetredova u snopu. U drugim prilikama dobivene vrijednosti koeficijenta prijelazatopline valja korigirati faktorom kuta nastrujavanja f i faktorom broja rldouacijevi /", odnosno
273w o : w
m + t
OKoR: af"f,
U prethodnoj tablici B je kut nastrujavanja dimnih plinova u odnosu nasimetralu cijevi.
U ovoj tablici n je broj redova cijevi u snopu.Prethodnim razmatranjem o prijelazu topline konvekcijom obuhvadeni su
glavni sludajevi koji se javljaju u generatorima pare. U pojedinim konstrukcijamai izvedbama mogu se pojaviti joS neki specijalni sludajevi, koji se ovdje neieposebno proudavati ni prikazati.l
5.3.3. Zrad,enje plinova u dimnim kanalima i ci jevnim snopovima
Kod vi5ih temperatura dimnih plinova (viSe od 500'C) znatan utjecaj nakoeficijent prijelaza topline ima zradenje troatomnih plinova, odnosno vodenepare (HrO) i ugljik-dioksida (COr). Na prethodno priloZenim dijagramima (sl.5.1. i sl. 5.2.) dane su vrijednosti stupnja crnode plina spr (za co2 i Hro) ovisnoo temperaturi / i umno5ku parcijalnog tlaka p i debljine sloja / s pomo6u dega semoic izratunati toplina predana zradenjem plinske polusfere na elemenat povr5inekoji se nalazi u sredini povr5ine jednog crnog tijela pri temperaturi od 0 K.
Qz,p t : s6 o Ta (5 -54)
U skladu s time, za pojedinu vrstu plina proizlazi: ezcor,t= tcoz o Za, odnosnoQz+2o,t: €H.o o Ta, gdje ie o (: 5,67 ' l0-8 Wm2 Ka)
Stefan-Boltzmannova konstanta, a T [K] temperatura plina. Nadalje, toplina izmi-jenjena zradenjem plinova s nekom stijenkom koja ima stupanj crno6e (apsorpcij-ski faktor) 4, slijedi iz izraza
odnosno
Qzco2: t", (Q,cor;pt- f Q.aor,or)
QzH2o: t", (4"uro,rpt- C, "ro,*) [
I w . l|
- - - - ; l
L m ' l
w lm r J
(s - ss)
(s - s6)
rl, l2l, t 41, t 51, [ 6], t 81,t Z" d.t"tjrtf prouOavanje ovog podrudja upuiuje se na posebnu literaturu II e]. t 1ol.
84
U prethodnim je jednadLbama:- Qzco2> e.uro ie toplina predana zradenjem CO, odnosno H2O pri temperaturi
/p1 na neku stijenku temperature /,,;- s,, je stupanj crno6e stijenke (zavaljane cijevi i Samotnu oblogu od 0,75 do 0,9);- Qzco2,top QzH2o,,o, je toplina zratenia CO2 odnosno HrO pri temperaturi /ori- / je korekcijski faktor kojim se uzima u obzir utjecaj temperature kod zradenja
CO2, a iznosi
f = (s -s7)
gdje je Zor [Kl temperatura plina, a 2,, [K] temperatura stijenke za koju seproradunava;
- 4zco2,t"r, QzHzo,,", je toplina zralenja CO, odnosno HrO pri temperaturi /.,.
Radi odredivanja stupnja crnoie plina prema priloZenim dijagramima (slika5.1 i 5.2) potrebno je prethodno odrediti debljinu plinskog sloja / [m] i parcijalnitlak p [bar].
Kod cijevnih snopova s paralelnim i Sahovskim rasporedom, kao i za or'alenekanale, moZe se uzeti da je debljina sloja /:'1..
za ozratene kanale l: a . g lmlTablica 5.2. Karakteristidni faktor za odreclivanie
debljine sloja plina
\,b/a\
Vrijednostifaktora g
1 4 6 10 15
I
246
10
0,600,770,961,051,10
0,770,860,991,081,15
0,960,991,101 , 1 81,,26
1 0 5
1,081,181,27t,36
1,101,151,261,361,55
1 )
-t ' l
,28,40,68
Izvor: [10, prilog 42]
2. za cijevne snopove /= r . g [m]Tablica 5,3. Karakteristidni faktor za odredivanie
debl j ine s lo ja p l ina kod c i jevnih snbpoua
Vrijednosti faktora g
X: 2 3 4 5 6 7
26
1020q
0,65
1,64
0,701,67) ) \2,802,89
0,741,752,621 < '
3.86
0,771,822,70? R 5
4,34
n 7 0
1,902,824, t54,93
0,80
3,024,355,30
Izvor: [10, prilog 42]
bl-t
SSr+-or
panlelni rasporcd
, , A ,eg,#4Sahovski raspored
85
llDebljina sloja plina volumena proizvoljnog oblika odreduje se, prema Hau-
senu, s pomo6u pribllLnog izraza
t:o,e ff r^l (s - s8)
gdje je V [-,] volumen promatranog prostora, a A lm2l povrSina ozradena plino-vima. Zbog refleksije ozradenih stijenki nastaje povedanje debljine sloja, pa utakvim uvjetima, koje imamo u generatoru pare, valja radunati s korigiranomdebljinom sloja /*, prema izrazu
t k : t (z -d [m] (s -5e)gdje je 4, stupanj crno6e stijenke. S tako dobivenom vrijednoSiu moZe se prora-dunavati dalje.
Parcijalni tlak p zrale1eg plina odreduje se na temelju njegova volumnogudjela q, iz (ega slijedi
Pcor:1',013 qs6r= 1,013 fr W*l
Puro= 1,013 qrr6: 1,013 fr fi*l
gdje su veliline g.qr, ewro, Vcor, V^ro i 7or odredene iz jednadLbi izgaranja(poglavlje 3.2).
Kada su oba plina (CO, i HrO) istodobno u smjesi plinova, javljaju semedusobni utjecaji tako da zradenjem predana toplina ne predstavlja zbroj toplinakoje bi svaki plin predao sam za sebe. stoga je ukupno predana toplina zradenjemplinova jednaka
e.pt :0,97 (e,co,*n,r ,") l *Y] 6-62)
gdje se faktorom 0,97 tzima u obzir medusobni utjecaj plinova koji se nalaze usmjesi.
(5-60)
(s - 61)
(s - 63)
(s - 64)
5.3.4. Ukupni prijelaz topline na strani dimnih plinova
Kao 5to je iz prethodnog vidljivo, na strani dimnih plinova nastaje prijelaztopline zbog konvekcije i zradenja dimnih plinova (CO, i HrO), pa je njihov zbrojukupni prijelaz topline.
Bududi da se konvektivni prijelaz topline izrai,ava koeficijentomprijelaza a,prikladno je tome prilagoditi i prijelaz topline zradenjem dimnih plinova, tako da6e ukupni (ekvivalentni) koeficijentprijelaza topline dimnih plinova arbiti
ar: ai aro,
Q^tg0le Je (I^t=-^j7:
' a tt."
86
0,97 (q""or j q . r ro)
6 /roe
f w lt - l
L m ' K l
u prethodnomizraz]u,a, t^rznati srednju logaritamsku razliku temperatura izmedupredajnika i prijemnika topline.
5. 3. 5. Srednja logaritams ka r azlika temperatu ra
Tok promjene temperature uzduz stijenke na kojoj se prenosi toplina zbivase prema logaritamskoj krivulji, u proradunima se promjenr;ivl tokovi temperaturenajdesie zamjenjuju -srednjim temperatura-u. pr"-u ,-j"ru ,t.ujanja medijauzduz ogrjevnih povrsinu, u g"n"ruiorima pare mogu nastati tri sludaja:f . istosmjerno strujan;e,
2. protusmjerno strujanje,3. popredno (unakrsno) strujanje.
5.3.5.1. lstosmjerno strujanje
.Radni medij koji predaje toplinustrujanja (sl. 5.10).
i onaj koji preuzima toplinu imaju isti smjer
(trur- tzr) - ( t , o- tzi ,)
1 n / r u - / z o r
t t a - t z i ,
(s - 6s)
Sl., 5.10. Istosmjerno strujanje
Tada vrijedi : L. tror,.,, - A /'- A /'
, a / ,l n -
L t z
. L t ,l n '
L t z
5.3.5.2. Protusmjerno strujanje
Smjer strujanjaradnih medija je
L h - L t 2 ( / , u ,
suprotan (sl. 5.11).- tzn) - ( t ro- t r , r)
1 n t r a - t z i .t t i t - t z o t
(s - 66)Tada je A /rog, prot
87
rrclIruL
l&
Sl. 5.11. Protusmjerno strujanjc
5.3.5.3. Popre1no (unakrsno) struianie
Smjer strujanja radnih medija je popredan kao na slici 5.12.
A /roe, irt + A /rog, p.o,Za takvo strujanje je A /,or, *0,:
5.3.6. Koeficijent Wolaza topline
U skladu s Fourierovim zakonom provodenja topline, koeficijent prijenosa
topline kroz ogrjevnu povr5inu iznosi
(s -67)
(s -68)1 t w lo: l l J L 'n ' r lA 1 A A 2
I
lu*I
t l 'cltrr.
l2
Sl. 5.12, Popredno struJanJe
gdje je. a1IWlm2 K] uku-pni koeficijent prijelaza topline na strani dimnih plinova(predajnika topline), s {ml debljina stijenke, ) l*lm Kl koeficijent vodljivostimaterijala stijenke, a arfwlmz K] koeficijentprijeiazatopftne na stiani prijemnikatopline (voda, para, zrak).
Bududi da se velidina )
zaogmale vrijednosti moze zanemariti, slijedi da je
, ( r tGt I w 1K: a, +a L;t * j (s-6e)
5.3.7. Utjecaj zaprljania ogrjevnih povr5ina na prijenos topline
U toku rada generatora pare ogrjevne se povrsine prljaju na strani dimnihplinova i na strani vode i pare. Pravilnom pripremom i obradom vode mogu sepotpuno izbjeii taloZenja na vodnoj i parnoj strani, ali taloZenja 6e biti na stranidimnih plinova. Za 63&nje ogrjevnih povr5ina na strani dimnih plinova koristese propuhivadi dade; naslage pepela, koksa, dacle i drugih onedis6enja ne moguse potpuno izbjeei, pa to uzrokuje smanjenje prijenosa toplina zbogznatno manjihkoeficijenata vodljivosti u odnosu na materijal cijevi, kao Sto je vidljivo iztablice 5.4.
Tablica 5.4. Vrijednosti koeficijenta vodljivosti za razlititenaslage na cijevima
Materijal Koeficiient I W Ivoatlivosti IJTJ
pepeotroskadada (pri 200'C)dacla (pri 400'C)koks (pri 100 "C)kamenac kalcijeve tvrdo6ekamenac ostatne tvrdoie
0,08- 0,150,15-0,19
0,1010,131
0,1,5-2,20,07 -2,2
zaprljanje ogrjevnih povrsina najvi5e ovisi o vrsti goriva, nadinu loZenja,geometriji ogrjevnih povr5ina i brzini strujanja.
Utjecaj zaprljanja ogrjevnih povrsina najdesie se uzima u obzir tzv. korekcij-skim faktorom zaprljanja f,, dobivenog na temelju iskustvenih podataka. ovisnoo vrsti goriva i obliku ogrjevne povrsine, korekcijski faktor zaprljanja $, je od0,7 do 0,98. Nize vrijednosti odnose se na izgaranje krutog goriva, a vise a'ko seupotrebljava tekuie i plinovito gorivo.
Korekcijski faktor zaprljanja [, veLe se izravno na koeficijent prijenosa to-pline ft, tako da njegova korigirana vrijednost iznosi
(s-70)
89
k u = € . - [ # ]
5.3.8. Proradun isparivada generatora pare
U ovom dijelu govorimo samo o onom dijelu isparivada u kojemu se toplinaprenosi konvektivno, dok je dio gdje se toplina prenosi zradenjem plamena obra-den u poglavlju 5.2.
Op6a jednadiba za prijenos topline konvekcijom je
Qi :kv A /bsA i [W]
qOl_9 le O, [W] toplina koja se predaje u konvektivnom dijelu isparivada,k* [Wm2 K] korigirana vrijednost koeficijenta prijenosa topline, A r,* [f] srednjalogaritamska razlika temperatura izmedu dimnih plinova i vode u i-spaiivadu, aAt [mt) efektivna povr5ina isparivada (konvektivnog).
Iz jednadZbe (5-71) se moZe odrediti potrebna povr5ina isparivada -4,.
Polazeei od osnovnog izraza za koeficijent prijenosa topline
1! . : _
l * * * 1Q 1 A d 2
gdje se u ovom sludaju, zbog relativno tankih stijenki cijevi i relativno velikeprovodljivosti metala, velidina sl)moLe zanemariti isto kao itlanl.l arzbogznatnove6e vrijednosti koeficijenta prijelaza topline na strani vode, pa izrazzakoeficijentprijenosa topline postaje
(5 - 71)
(s -72)
(5 - 73)
Bududi da je temperatura na strani prijemnika topline (vrele vode) konstantnai jednaka temperaturi isparavanja ti, izraz za srednju logaritamsku razliku tempe-rature postaje
A /roe:( lor,,r - t) - ( to1, n- t i )
(s -74)
odnosno
, Ipl. ul - f;
t 6 , o - t i
(/or, or - fpr, i,)
,n /Pr, ur - /i
t6, i. - ti
[ /roe =
, , - - | w_.1*_ o, l"r , K l
odnosnot - w lky_ €, a l*, r-.1
JednadZba toplinske bilance za konvektivni dio isparivada moZe se
(s - 7s)
pisati
(s -76)
90
Qi,pr:9: n vrl cpr ll., U.' o, - /or,i")
gdje je Or, pr toplina koj3 s9 oduzima plinovima u podrudju konvektivnog ispariva-(a, a r7,, stupanj zra(enja koji se odnosi na vanjske poutsine konvektiviog ispari-vada, pa se uzima da je r7,,:1-gz (g2 je gubitak zra(enja generatora pare uokolinu).
. lz te jednadZbe moZe se izradunati izlazna temperatura dimnih plinova izkonvektivnog dijela isparivada, prema jednadZbi
Q,tp l , a= tpt , ut
| 'Pt"'t
c o t l =, r d , o tp l .ut - tpt ,U
rcl (s -77\
(5 - 78)
| 'Pt'
"tryo B Ver Cr, l,' - p t , e
- - | t p t . u tgdje je Crrl,,,.o srednja specifidna toplina dimnih plinova izmedu tot,i,i tg,,,t,odnosno
I tpr , ot lbr . .
Co, l" tpr. ur - Cpr lo tpt. o f r ' lL m , i K _ l
5.3.9. Proradun pregrijada pare
Da.bi pregrijad pare zadovoljio, u njemu se s dimnih plinova na paru moraprenijeti toplina koja je nuZna za isparavanje vlage sadrzane u ulazioj pari izbubnja i za pregrijavanje na potrebnu temperaruru.
S obzirom na smjestaj ogrjevnih povrsina, odnosno s obzirom na nadin prije-laza topline koji je najvise zastupljen, pregrijadi pare mogu se podijeliti na:l. ozra(,ene pregrijade pare,2. konvektivne pregrijade pare,3. kombinirane pregrijade pare.
-. ozradeni pregrijadi pare smjesteni su u podrudju visih temperatura dimnihplinova, zbog tega toplina ve6im dijelom prelazi zraEenjem plamena iz loZista ilidimnih plinova, a manjim dijelom konvekiijom. zbog tbga se kod takvih pregri-jata pri radu sa veiim optereienjem ostvaiuje manji piegrijavanje, tj. niZe-suizlazne. temperature pare jer je protok pare propor.lonuttio'pov"6an, a toplinazra(enja samo je neznatno ve6a. Radni tarattiristika takvog pregrijada pareprlkazana je na slici 5.13/1.
Kod konvektivnih pregrijada se povedanjem optereienja pove6avaju brzinestrujanja dimnih plinova.i pare. zbogtoga se povedava tcoeticilent prijelaiatoplinei ukupno prenesene topline s dimnifi plinova na paru, a u skl-adu i ti-e pou"iuuuse .izlazna temperatura pare izpregrijada. Karakferistika konvektivnog pregrijadaprikazana je na slici 5.1312.
.. Na pregrijade pare s kombiniranom karakteristikom imaju podjednak utjecajprijelaz topline zradenjem.i konvekcijom, p3 Se kod njih iztainitemperatura parey pregriiata neznatno mijenja s obiirom-na promjenu optereienja, kao na slicis.t3/r.- Pregrijadi pare mogu, s obzirom na velidinu i broj snopova cijevi, biti izvedenikao jednostupnjevi, dvostupnjevi ili vi5estupnjevi.
9 I
optere6onie optorecenie optere6enie
Sl. 5.13. Temperatume karakteristike pregrijada
S obzirom na smjer strujanja dimnih plinova i pare, oni mogu biti:L) unakrsni (popredni) / istosmjerni,2) unakrsni (popredni) / protusmjerni.
Malokad se izvode samo s istosmjernim ili protusmjernim strujanjem. Op6e-nito je najde3da izvedba pregrijada pare s dva stupnja, i to u prvom stupnju sunakrsnim/protusmjernim strujanjem, a u drugom stupnju s unakrsnim/istosmjer-nim strujanjem.
JednadZba za prijenos topline, na osnovi koje se proradunava potrebna po-vr5ina loo pregrijada pare koji udovoljava potrebama isparavanja ostatka vlagesadrZane u ulaznoj pari i pregrijavanja na potrebnu temperaturu, glasi
Qop: ku L tro. App: D (io - i ' - x r) (s - 7e)
gdje je Ooo [W] toplina koja se predaje u pregrijadu pare, ft1 [Wm2 K] korigiranavrijednost koeficijenta prijenosa topline, A l,* [K] srednja logaritamska razlikatemperatura izmedu dimnih plinova i pare, Arol^'] efektivna povrsina pregrijadapare, D [kgA] kolidina pare koja se pregrijava, io [J/kg] entalpija izlazne pregrijanepare, i' [J/kg] entalpija vrele vode kod radnog ilaka, x udio suhozasiiene pare naulazu u pregrijad, r [J/kg] toplina isparenja kod radnog tlaka.
vlaZnost pare na ulazu u pregrijad uglavnom ovisi o radnom tlaku, specifidnomoptere6enju povrsine vode u bubnju (vodenog ogledala), specifidnom opteredenjuparnog prostora u bunju, izvedbi sistema za separaciju pare i optereienju genera-tora pare. Prosjedne vrijednosti vlaznosti pare na izlazuizparnog bubnja iznose:0,02 do 0,04 za manje generatore pare, cilindridne izvedbe s pramenicima i dim-
nim cijevima, s malim radnim tlakom i prirodnom cirkulacijom;0,04 do 0,06 za srednje generatore pare, radnog tlaka do 8,0 Mpa i s prirodnom
cirkulaci jom;0,06 do 0,10 za generatore pare s visokim radnim tlakom (do 15,0 Mpa) i s
prirodnom cirkulacijom ;0,L0 do 0,15 za generatore pare s visokim radnim tlakom i s prisilnom cirkulaci-
jo-.
92
prijenosa topline pregrijada pare raduna se prema poznatoj jed_
1k _ _
1 , s , 1- T - T -
Q1 /L Az
gdje se u.tehnidkom proradunu, odnos s/,1 moLe zanemariti, pa koeficijent prije-nosa topline iznosi
k : I
: e t a 2 f - Y - l1 , 1 a 1 I a 2 L m . K J
Q1 az
lrzyna strujanja pare kroz pregrijad, o kojoj ovisi koeficijent prijelaza topli
KoeficijentnadZbi
sa stijenki cijevi na paru, moZe biti od 12 do 35 m/s.ve6e se vrijednosti primjenjuju kod visih tlakova i visih temperatura, i obratno.Brzina strujanja dimnih plinova u podrudju pregrijada su od 6 do 20 m/s.JednadZba toplinske bilance za pregrijat, pare glasi
Qpp,pr:9v.: n vo1 Cpt ll., U, u, - /or, i")
gdje je op6o1 toplinq fgju se oduzima plinovima u podrudju pregrijada pare, astupanj zra(enja vanjskih povrsina pregrijada r7,, jediakje bnom kod isparivada(konvektivnog).
Iz prethodne jednadZbe proulazi da je izlazna temperatura dimnih plinova izpregrijada
4',x= t6,", - -i* r.* ["c]
71. , B VprCr r l ,
5.3.'f 0. Proradun zagrijaea vode
U zagrijadima vode nlqojna se voda prije uraska u parni bubanj predzagrijavana_temperaturu koja je obidno 20 do 50'c niZa od temperature isparavanja pri1adlo.- tlaku. Ta je temperatura iskustveno utvrdena da-se kod promlene (toie-banja) radnog tlaka ne bi dogodilo naglo isparavanje u zagrijifu vode, 8to biloglo uzrokovati nepoZeljne hidraulidke udare, Kod veiih generatora pare, svi5im radnim tlakovima, mogu se zagrijadi vode izvesti i tako Aa se u njima vodadjelomice isparava (5 do 25 %). To su tzv. predisparivadi vode.. . Mllii i srednji generatori pare obidno imaju jednostupnjeve zagrijade vode,
dok ve6i imaju zagrijade s dva stupnja.
^ - JednadZba prijenosa topline u zagrijadu vode, iz koje se odreduje njegovaefektivna povr5ina. glasi
(s - 80)
lne
(s - 81)
(s - 82)
(s - 83)
93
Qzv : kk L tbs A",= D (tzv - iNV) [W]
gdje je Qru[W] toplina koje se predaje u zagrijadu vode, ftk [Wm2 K] korigiranavrijednost koeficijenta prijenosa topline, A r,., [K] srednja logaritamska razllkatemperature izmedu dimnih plinova i vode, Arulmrf efektivna povrsina zagrijatavode, D [kg/s] kolidina vode kroz zagrijad vode, ir, [Jlkg] entalpija vode niiziazuiz zagrijata vode, i^17 [J/kg] entalpija napojne vode (na ulazu u zagrijat, vode).
. Koeficijent prijenosa topline i ovdje se, slidno kao i kod pregrijada pare, upojednostavljenom obliku proradunava prema
, e r d t I w lx:77f i L; : r l
Vrijednosti brzina strujanja vodea brzina strujanja dimnih plinova
JednadZba toplinske bilance za zagrijat, vode glasi
o- l'Pr' ut
Q,u.pr: E! - B Vor Cpr 1,",,o (6r,r - /pr, z)
(s _ 84)
u zagrijadima vode kre6u se od 0,5 do 4,0 m,/s,od 6 do 20 m/s.
(5 - 8s)
podrudju zagijalavode, a q.,,u okolinu, odreduje se na isti
radunanje temperature dimnih
gdje je Q*,ottoplina koja se oduzima plinovima ustupanj zratenja vanjskih povr5ina zagrijada vodenadin kao kod konvektivnog isparivada.
Iz prethodne jednadZbe slijedi jednadLba zaplinova iz zagrijata vode
tpt, iz: tpt, rlQ,U (s - 86)
I tnl' ut
71o B Vpr Co, 1,. .' ' p t , v
5.3.11. Proradun zagrijala ztaka
Tagr|jat, zraka pripada tzv. naknadnim ogrjevnim povrsinama koje su najdesieugradene naizlaznom dijelu dimnih plinova iz generatora pare; ima dvije osnovnefunkcije:- da snizi izlaznu temperaturu dimnih plinova iz generatora pare i tako smanji
gubitak izlazne topline dimnih plinova odnosno pove6a toplinski stupanj iskori-stivosti generatora pare;
- da se zagrijavanjem ulaznog zraka postigne potrebna temperatura u loZistu kojaje nuZna za efikasno izgaranje goriva u tehnidki raspoloZivom vremenu izgaranja(0,1 do 1,6 s), Sto je narodito znadajno pri koristenju goriva losije kvaliteie(niZe toplinske vrijednosti).
_ JednadZba prijenosa topline zagijata zraka, iz koje se odreduje njegovaefektivna povr5ina, glasi
rcl
t:'94
Qo: ky A, trorA,,: B Vy Cy 0r'-rr) [Wl (s - 87)
gdje je Q-IWI toplina koje se predaje u zagrijadu zraka, tu [Wmz K] korigiranavrijednost koeficijenta prijenosa topline, a rbg [K] srednja logaritamska razlikatemperature izmedu dimnih plinova i zraka, A-[mtl efektivna povrsina zagrijatazraka, B [kg/sl kolidina goriva, yr [m,Vkgl kolidina zraka za izgaranje koji se
zagrijava u zagrijadu zraka, c,- l''' pl*; K] srednja specifidna toplina zraka, trrlcf
temperatura zraka na izlazu iz zagrijala (na ulazu u loZi5te), a r. ['c] temperaturazraka na ulazu u zagrijat, zraka.
Vrijednost koeficijenta prijenosa topline proizlazi iz
, a t e t I w Ix : - - - ? l - * lq l t Q 2 L m . K l
Brzina strujanja dimnih plinova u podrudju zagrijata zraka je 6 do 20 m/s, a brzinastrujanja zraka 8 do 26 m/s.
JednadZba toplinske bilance za zagrijat zraka glasi
(s -88)
(s - 8e)
(s-e0)
Qu,pr:9= : n vr1 cptl," ' O,, - /pr, i ,)
gdje je. Q-,ortoplina koja se oduzima plinovima u podrudju zagrijair-zraka, a ry",,stupanj zratenja vanjskih povrsina zagrljatazrakau okolinu, koji se odreduje naisti nadin kao kod konvektivnog isparivada
. Iz prethodne jednadZbe proizlaziizlazna temperatura dimnih plinova izzagri-jata zraka, odnosno
t6,a:tp1,"---g - t .c1
ryo B Vpr Co' 1,..
To je ujedno i izlazna temperatura dimnih plinova iz generatora pare.
95
6. CIRKULACIJA VODE UGENERATORIMA PARE
Prema nastanku sile koja uvjetuje pojavu cirkulacije vode unutar tladnogsistema generatora pare, razlikujemo:1. prirodnu cirkulaciju i2. umjetnu (prisilnu cirkulaciju).
Prirodna cirkulacija nastaje kao posljedicai pare.
Kod umjetne cirkulacije sila koja pokreiecirkulacijske ili napojne pumpe.
Osnovni zadaci pravilne cirkulacije u generatoru pare su: hladenje materijalaogrjevnih povr5ina, preno5enje topline sa stijenki na radni fluid i usmjeravanjestrujanja nastalih mjehuriia vodene pare.
Cirkulacijom vode istodobno se osigurava odvodenje topline i hladenje mate-rijala cijevi i tako sprijedava smanjenje kvalitete materijala (dvrstoie) Sto bi nastalozbog pregrijavanja iznad dopu5tenih radnih temperatura. Strujanje vode uvjetujeprijelaz topline konvekcijom, koji je znatno veii nego provodenje koje bi nastalokada ne bi bilo cirkulacije. Osim toga, usmjeravanje strujanja mjehuriia pareonemogu6uje nagomilavanje u obliku tzv. parnih.jastuka na stijenkama, koji bizbog loSijeg prljelaza topline na paru uzrokovali lokalno pregrijavanje, a u kraj-njem sludaju i >pregaranje( te propu5tanje cijevi zbog gubitka mehanidkih kvali-teta materiiala.
6.1. PRIRODNA CIRKULACIJA VODE
Glavni faktori o kojima ovisi prirodna cirkulacija vode u generatorima paresu radni tlak te dimenzije i oblik isparivadkog dijela.
Radni tlak u generatoru pare prvi je faktor ogranidenja primjene prirodnecirkulacije zbog njegovog utjecaja na razliku izmedu gusto6e vrele vode bez parnihmjehuri6a (u tzv. silaznim cijevima) te mje5avine vrele vode i mjehuriia pare (utzv. uzlaznim isparivadkim cijevima). Bududi da se usporedo s porastom tlakasmanjuju razlike izmedu gusto6e vrele vode i suhozasi6ene pare, sve dok se kodkritidnog tlaka potpuno ne izjednade, istovremeno se, proporcionalno smanjenjurazlike tih gusto6a, smanjuje i sila uzgona koja odrL.ava cirkulaciju. Stoga se
razllke izmedu gusto6e vrele vode
radni fluid nastaje zbog pogona
97
pri-ro.qnl cirkulacija moZe primjenjivati samo kod generatora pare niZih i srednjihradnih tlakova, dok se prinudna cirkulacija koristi kod srednjih i visokih raOnltrtlakova.
Uzev5i u obzir i drugi utjecajni faktor, odnosno hidrostatsku visinu cirkulacij-skog kruga, moZe se postaviti gruba granica tlaka primjene prirodne cirkulacijekod stacionarnih (kopnenih) generatora pare od priblizno 160bara, sto je moguieuz izvedbe s vrlo visokim ekraniziranim loZistima. Medutim, kod brodikih gene-ratora pare raspoloLiva je visina konstrukcije znatno manja, pa se granica ilakas prirodnom cirkulacijom spu5ta niZe od 100 bara.
6.1.1. Hidrodinamika prirodne cirkulacije
Cirkulacijski krug s prirodnom cirkulacijom dini sistem tzv. silaznih ("hlad-nih<). i uzlaznih (zagrijavanih) cijevi povezanih s parnim bubnjem, gdje se parao.dyaja od mjesavine vrele vode i parnih mjehuri6a. Kao sto je veilpom"nrrto,cirkulacija se ostvaruje kao posljedica razlike izmedu gustode itupca vbde u sila-znim i stupca mje5avine vode i pare u uzlaznim cijevima.
r^-=A-l &/*= Ir y @--t I
\PSl. 6.1. Osnovni oblici cirkulacijskih krugova
Legenda: 1-parni bubanj , 2-silazne cijevi, 3-vodena komora, 4_ulazne ciievi
Cirkulacijski krugovi mogu biti jednostavni (slika 6.1/1) ili sloZeni (stika 6.112i 6'1l3). Kod jednostavnih cirkulacijskih krugova parni bubanj i sabirnik spojenisu silaznim iuzlaznim cijevima pribliZno istog geometrijskog oblika, s time Sto seuzlazne cijevi nalaze u istim toplinskim uvjetima (pribliZno ista temperatura dimnihplinova). Kada se uzlazne cijevi nalaze u razliditim toplinskim uvjetima (slika6.1,12) iti imaju razlidit geometrijski oblik (slika 6.1/3), tida je cirkulacijski krugslozen jer su u njemu razliditi uvjeti koji utjedu na cirkulaciju. Kod sloZenihcirkulacijskih krugova mogu nastati razlidite smetnje u cirkulaciji, kao sto jestagnacija cirkulacije ili pojava cirkulacije u suprotnom smjeru, sto moZe uzroko-vati Stetne posljedice u pogonu.
- osnovni cilj proraduna cirkulacije vode u generatoru pare je da se definirajutakvi uvjeti strujanja vode, odnosno mjedavine vode i pare u silaznim. i uzlaznimcijevim.a, koji ie osigurati dovoljan odvod topline sa stijenki cijevi, a time i njihovohladenje.
98
1 )
Karakteristidna velidina cirkulacije je tzv. cirkulacijski broj c, a to je odnosizmedu kolidine vode koja se uvodi u krug D" i kolidine pur" I) koja se oslobaclaiz njega, odnosno
D"t : E
. Dakle, cirkulacijski broj omoguiava uvid u intenzitet cirkulacije. prethodnoje navedeno da na intenzitet cirkulacije najviSe utjede radni tlak i oblik konstruk-cije generatora pare, pa se u tablici 6.1. navode orijentacijske vrijednosti ovisneo tim faktorima.
Tablica 6.1. Cirkulacijski brojevi razliditih izvedbi generatora pare
Proradun cirkulacije u cirkulacijskom krugu izvodi se tako da se izjednadujusila uzgola prirodne cirkulacije i ukupan pad tlaka u krugu, kao sto je prikazanona slici 6.2.
(6- 1)
Vrsta generatora pare Radnitlak [bar]
Kapacitet
tkc/slCirkulacijski
broj C
generatori pare sa najviSim tlakomgeneratori pare s visokim tlakomgeneratori pare sa srednjim tlakom:- s jednim bubnjem- s dva bubnia-str i idetir i 'bubnja
generatori pare malog kapacitetageneratori pare s niskim tlakombrodski generatori pare:- srednjeg tlaka- niskos tlaka
145 - 18580- 140
35-8015-3513 -3530-4515-30
40-7018-30
55 - 18020-70
10-558-558-552-10d o 4
14-30t4-30
8 -51,4-6
30-2065-4555-3560-25
200-s0
10-62s-1,5
! Z " \ D pE
E
P m
\.-.,
l ^l sl r l
t3I1
D .P Z E
f p",r -f
D" Ikg/s]
Sl. 6.2. Grafidki prikaz proraduna jednostavnoga cirkulacijskog kruga
99
Ako voda ulazi u cirkulacijski krug s temperaturom koja ie niLa od tempera-ture vrenja, tada se ona mora najprije zagrljati doku todkiD ne dosegne tempe-raturu isparavanja. Visina h, ukupna je visina cijevi na koju se dovodi toplina,visina h, je dio cijevi u kojem se voda grije do temperature isparavanja, dok sena dijelu visine (ftr-h") isparava.
Uzgon, koji prema prikazanom cirkulacijskome krugu stvara cirkulaciju, odre-tlen je izrazom
Apu : h, (e"rr- g") g + (h"- h,) (p"r- p.) S [Pai (6-2)
Prvi dlan na desnoj strani jednadZbe je uzgon u zagrijadkom dijelu cijevi imoZe se zanemariti jer su gusto6a vode u silaznoj cijevi p.1 i gusto6a vode uzagrijadkom dijelu cijevi p, pribliZno jednake i odgovaraju velidini gusto6e vrelevode.
Drugi dlan u jednadZbi je uzgon u isparivadkom dijelu uzlazne cijevi, gdjep^oznalava srednju gusto6u mjeiavine pare i vode u podrudju cijevi od todke Ddo E.
Veliiina srednje gustode mje5avine p- u isparivadkom dijelu uzlazne cijeviodreduje se prema iskustvenim empirijskim izrazima, koji se ovdje neie detaljnijeprikazivati.
Uzgon koji nastaje u cirkulacijskom krugu tro5i se na savladavanje hidraulid-kih otpora strujanja u silaznim i uzlaznim cijevima.
Korisni uzgon u uzlaznim cijevima, u uvjetima dinamidke ravnoteZe, dobijase ako se od uzgona oduzme pad tlaka zbog otpora na dijelu cijevi od todke Bdo F. odnosno
A p u . n o , : A p u - L p o r r (6-3)
Korisni uzgon tro5i se za svladavanje otpora strujanja u silaznim cijevima odA do B, odnosno
A P',oor: A P.it (6-4)
Prema tome, kod poznatih konstruktivnih i toplinskih karakteristika genera-tora pare proradunu cirkulacije moZe se pristupiti tako da se odredi promjenakorisnog uzgona A po.*o, i pada tlaka A p,u u silaznim cijevima ovisno o kolidinivode u cirkulaciji D". Todka presjeka dobivenih krivulja (todka A na dijagramu)odreduje stvarni protok vode D" u cirkulacijskom krugu pri kojemu se uspostavljaravnoteZa uzgona i nastalih otpora strujanja.
SloZeni cirkulacijski krugovi proradunavaju se jednako kao i prosti, ali je radmnogo opseZniji. Naprimjer, sloZeni cirkulacijski krug, kao na slici 6.3, sastoji seod tri reda uzlaznih cijevi, koji su razlidito toplinski optereieni. Za svaki reduzlaznih cijevi odreduju se krivulje korisnih uzgona i ucrtavaju u dijagramu, anakon toga se korisni uzgon odreduje zbrajanjem uzgona prema protoku u poje-dinim redovima.
100
Pad tlaka u silaznim.cijgvima A, p"uizra(unava se takoder za razlitite vrijed.nosti protoka u cirkulaciji. Todka presjeka p krivulje korisnog uzgona A p"*", ikrivulje pada tlaka u silaznim cijevima Ap"1 odreduje ukup"ni piotok ub,i"'"cirkula_cijskom krugu, dok todke A, B i c odre<tuju proioke troz pbleaine redovecijev.i- vidljivo je da je cirkulacija najintenzivnija u prvom redu, jer je on toplinskinajvi5e optere6en.
Sl. 6,3, Grafidki prikaz proraduna sloZenoga cirkulacijskog kruga
6.1.2. Faktori ogranidenja i pogonski problemi kodprirodne cirkulacije
. rz dosadasnjeg razmatranja vidrjivo je da su osnovni utjecajni faktori kojiutjedu na cirkulaciju vode_ u generatorima pare visinska razlika ispirivadkog siste-ma., razlika izmedu gusto6a u uzlaznim i silaznim cijevima te otpori koji se"pojav_ljuju pri strujanju fluida u cirkulacijskom krugu.
. . siacionarni generatori pare u normalnim uvjetima obidno imaju dovoljnuvisinsku Illltkt' pa ona ne prerlstavlja ogranidenje efikasne cirkulacije. Medutim,kod brodskih generatora pare visinska je razlika vaLnazbogogranidenog prostorana brodu.
_ Poveianje razlike izmedu gusto6e u silaznim i uzlaznim cijevima kod nekihse.-konstrukcija postiZe postavljanjem nekog drugog prijemnika topline izmedunjih, -o,bidno pregrijada pare. Takvo postavljinje p."igii;uiu pare korisno je da bise dobila Sto veia razlikatemperatura, odnosno guitoie fluida u silaznim iuzlaznjmcijevima. Ako na tom mjestu ne postoji pregrijad pare, temperatura dimnih plinova49. tifr cijevi je pribliZno ista, pa se u n&im uvjetima moze dogoditi zastoj ucirkulaciji. Jos efikasniji nadin zapostizavanje ve6e razllke u gusto6-ama je uvode_nje tzv. >hladnih< silaznih cijevi, koje nisu r, kontaktu s dimniri plinovima. Daljnje
Ds :Dg1*D62*
101
pobolj5anje postize se uvodenjem pothladivanja silaznih cijevi s pomo6u tzv.stabilizacijskih komora ili dak hladenjem samih silaznih cijevi.
Sto je radni tlak u generatoru pare viSi, razlika izmedu gustoia postaje manja,pa je prema tome opasnost od zastoja cirkulacije kod generatora pare s vi5imtlakom znatno ve6a.
Osim toga, na razliku izmedu gusto6a u silaznim i uzlaznim cijevima znatnoutjede i konstruktivni oblik generatora pare, odnosno da li je njegov isparivadkidio izveden kao preteZno ozraden ili konvektivni. Kod ozradene izvedbe uzlaznecijevi imaju oblik loZiSnih ekrana koji su intenzivno zagrijavani, dok su silaznecijevi nezagrijavane (>hladne<), jer se ne dodiruju s dimnim plinovima. Zbogtogaje i razlika gusto6a veia nego kod konvektivnih izvedbi, gdje su uzlazne cijevi upodrudju niZih temperatura dimnih plinova pa nisu tako intenzivno zagrijavanekao ekranske cijevi, Osim toga, konvektivne konstrukcije obidno su manje visine,a cijevi su desto postavljene koso, s vi5e zakrivljenja, dime se dodatno stvarajuve6i otpori strujanja.
Kao Sto je na podetku spomenuto, jedan je od najvaZnijih zadataka cirkulacijeusmjeravanje strujanja nastalih mjehuri6a pare. Stoga se u silaznim cijevima nebi smjeli stvarati parni mjehuri6i, pa se valja brinuti da se to ne dogodi, naroditone pri padu tlaka u pogonu.
Tlak u silaznim cijevima moZe pasti zbog naglog porasta optere6enja genera-tora pare ili zbog otpora na ulazu u silazne cijevi. Zbog pada tlaka snizuje setemperatura isparavanja, te se voda u silaznoj cijevi podinje isparavati uz stvaranjeparnih mjehuri6a. Najkritidnije mjesto za stvaranje mjehuri6a je podetak silaznihcijevi jer je tu najniZi tlak, dok je na dnu cijevi moguinost isparavanja manjazbogvefeg hidrostatskog tlaka u cijevi (slika 6.4).
Sl, 6.4. Raspodjela tlaka u parnorn bubnju i silaznoj cijevi
Opasnost od stvaranja mjehuri6a u silaznoj cijevi zbog pada tlaka je naroditovelika kod generatora pare s predisparivadem jer se kod njih napajanje vr5i vodomdija je temperatura pribliZna ili jednaka temperaturi isparavanja.
t02
obidno je isparavanje, zbog pada tlaka na ulazu u silaznu cijev, posljedicaloseg.konstruktivnog rj9s9nj1 Na stici 6.4. prlkazanaje raspodjelu iluku u purno-bubnju u kojem je radni tlakp. Statiiki tiak na ulazu u iilu^., cijevp"idobivase- ako- se od ukupnog tlaka u todci A oduzme pad tlaka na ulazu, i.o;i," sastojio.d pada tlaka zbog lokalnog. otpora i pada tlaka zbog ubrzavanja strujanja od bdo brzine strujanja u silaznoj cijevi.
Negativne posljedice-stvaranja mjehuri6a u silaznim cijevima otklanjaju sepravilnim izborom njihovih dimenzija odnosno pravilnim izborom brzinastiujanjau njima' Pri ve6im brzinama strujanja ne6e nastati zastoj u cirkulaciji, iato piitomu njima pritisak pada, a prema tome je i stvaranje mjehuriia ve6e, budu6i aa eestrujanje povuii sobom nastale mjehuride i odvesti ih u uzlazne cijevi, gdje onipovoljno utjedu na cirkulaciju. Kod manjih brzina strujanja manji je i'p"aa ttatate kolidina stvorenih mjehuri6a,.ali oni zbog male brzine imaju strljanje suprotnostrujanju vode i tako nepovoljnije djeluju na cirkulaciju nego u prethodnomsludaju.
Na temelju iskustava zakljudilo se da su brzine strujanja od 0,3 do 0,5 m/snajkdtidnije za nepoLeljno stvaranje mjehuriia i njihovo steino djelovanje.
Jedan od efikasnih nadina otklanjanja stvaranja mjehuri6a pii padu"tlaka usilaznoj cijevi je uvodenj.e pothladivanja vode, sto se moZe uriniti pomoiu tzv.stabilizacijskih komora ili hlaclenjem samih silaznih cijevi, kao sro ji vidljivo naslikama 6.511-2.3.
RASHLADNAVODA
1) DTREKTNO HLADENJENAPOJNOM VODOM USTABILIZACIJSKOJ KOMORI
2) INDIREKTNO HLADENJE USTABILIZACIJSKOJ KOMORI
3) INDIREKTNO HLADENJESILAZNE CIJEVI
Sl. 6.5. Osnovni nadini pothladivanja silazne cijevi
103
6.1.3. Karakteristidni sludajevi prirodne cirkulacije vode
Neki nadini na koje se ostvaruje prirodna cirkulaciia vode kod generatorapare prikazani su u nastavku [2].
1. Cilindridni generator pare s jednom plamenicom (slika 6.6)
Cirkulacija je postignuta kruZenjem vodeoko plamenice. Redoslijedom dimnih kanala(I, II, ilI) dobiva se intenzivnije zagrijavanjemanje mase vode na desnoj strani plamenicei manje zagrljavanje ve6e mase vode s lijevestrane plamenice. Desna strana ima ulogu uz-lazne, a lijeva silazne. Da bi se pobolj5alokruZenje, napajanje treba da se obavlja u gor-njem dijelu lijevog prostora.
Sl. 6.6. Cilindridni generator pare s jednom plamenicom
2. Cilindridni generator pare s vertikalnim cijevima (slika 6.7)
Prikazanim rasporedom dimnih kanala do-biva se razlika u intenzitett zagrijavanja iz-medu pojedinih dijelova vodenog prostora.Ugradnjom dimnih cijevi velikog promjera upodrudju slabijeg zagrijavanja taj dio postajesilazni, a intenzivnije zagrijavan dio, s cijevimamanj eg promj era, ima funkcij u uzlazno g dij ela.U takvoj konstrukciji izvodi se desto pomo6nibrodski generator pare sa samostalnim loZi5tem.
3. Brodski kombinirani qenerator
Sl. 6.7. Cilindri&ri generator pare s vertikalnim cijevima
pare >Howden-Johnsonr. (Slika 6.8)
Ovdje postoje dva cirkulacijska kruga okoplamenice iuzduL generatora pare, koji se stva-raju postavljanjem isparivadkih cijevi u skret-noj komori. Ovisno o rasporedu dimnih cijevi,napajanje je centralno ili bodno.
Sl. 6.8. Cilindridni generator pare tipa>Howden - Johnson<
JXI-v-!-s=L--
5S
_tl-t--i-
104
4. Sekcijski generator pare s prednjim bubnjem (slika 6.9)
5. Brodski $enerator pare >Integral<,
6. Brodski generator pare >>Bauer-Wagner.. (slika 6.11)
Prikazani poloLaj bubnja primje-njuje se najde5ie kod brodskih gene-ratora pare gdje je konstrukcija uvje-tovana preglednoSdu bubnja ili kodstabilnih postrojenja gdje to diktirajusmjeStajni uvjeti. S gledi5ta raspodjelekolidine topline, radi orijentacije cir-kulacijskog kruga ovo rje5enje nijepovoljno jer se intenzivno zagrijavasilazni, a manje uzlazni dio kruga.
Sl. 6.9. Sekcijski generator pare
(s l ika 6.10)
Generator pare ima intenzivnoekranizirano loZi5te. Kao i kod pret-hodnog, postoje dva paralelna cirkula-cijska kruga. Prvi dini hladne silaznecijevi i loZi5ni ekran. Drugi krug dinehladne i zagrijavane silazne cijevi i uz-lazne cijevi koje su smje5tene ispredpregrijada, prema loZiitu. Jedne idruge dine cijevni snop.
Sl. 6.10. Generator pare tipa >Integral<<
Kod dvobubanjskog generatora pare cir-kulacija je zasnovana na nezagrijavanim sila-znim cijevima. LoZiSte je obloZeno s desnestrane s vi5e redova nezagrijavanih silaznih ci-jevi i jednim redom ozradenih luzlaznih ciievi.a s lijeve strane snopom cijevi u kojemu suprva dva reda ozradena. Taj snop je uzlaznidio. Koncepcija ovog generatora pare kori-Stena je za glavne brodske jedinice.
\(lo\d @ j
ri/l \-/\i-./ /-\
r + l\ 7 / 1
ri \'/v-/
Sl. 6.11. Generator pare tipa >Bauer - Wagner<
105
7. Klasidni generator pare >Yarrow<<bez hladnih silaznih cijevi (slika 6.12)
Trobubanjski generator pare ima dvo-dijelnu isparnu povr5inu; dijelovi su sime-tridno postavljeni i paralelno vezani zaparnibubanj. Pregrijad pare ima dva dijela, sime-tridno postavljena izmedu isparnih povr5inai paralelno vezanih. Prema tome, postojedva paralelna cirkulacijska kruga: lijevi i de-sni. Kod oba kruga uzlazne su cijevi smje-Stene prema loZi5tu, a silazne iza pregrijada.
Sl. 6.12. Generator pare tipa >'Yarrow..
rim silaznim cijevima (slika 6.13)
Povr5ine isparivada i pregrijadapare nisu rasporedene simetridno jer jepregrijad pare smje5ten samo na jednojstrani. LoZiSte je podijeljeno ekran-skom zavjesom na dva dijela. Zavjesase opskrbljuje vodom s pomoiu sabir-nika i hladne silazne cijevi, a sama jeuzlazna. U lijevom snopu su postav-ljene uzlazne cijevi.
Sl. 6.13. Generator pare tipa >>Yarrow,. s hladnimsilaznim cijevima
9. Strmocijevni generator pare s dva bubnja bez hladnih silaznih cijevi (slika 6.14)
Uzlazni dio sistema dine ozradene i intenzivno za-grijavane cijevi smje5tene prema loZi5tu, a silazni diodini snop konvektivno grijanih cijevi. Da bi se pove6alarazllka u prijemu topline uzlaznog i silaznog snopa, iz-
, medu njih se najde5de ugraduje pregrijad pare. Ako je
I moguie, silazne cijevi treba prikljuditi za vodni, a uzla-I zne za parni prostor parnog bubnja.
,TV
o o @@ @ @ @
8. Generator pare >>Yarrow<< sa hladnim
rp'l/ + ) F \
AJ4-ls(l^t,
r06
Sl. 6.14. Strmocijevni generator pare bez hladnih silaznih cijevi
Fl10. Strmocijevni generator pare s dva bubnja i hladnim'
silaznim cijevima (slika 6.15)
-Nadin formiranja.cirkulacijskog kruga je slidan kao i u prethodnom sludaju.p1 b! se osigurala bolja cirkulacija u silaznom dijelu, ugradiuju se na krajevimabubnja hladne silazne cijevi.
fil l
. f(ada generator pare treba da radi u uvjetima kad uzgon u cijevnom sistemuisparivada vi5e ne moze.osigurati zadovoljavajuiu prirodriu cirkuiaciju, nuZno jeprimijeniti prisilnu cirkulaciju, pri demu se strujanje vode postiZe s pomo6u cirku-lacijske pumpe.
K1o, slo j9 vee spomenuto, osnovni faktori ogranidenja prirodne cirkulacijesu: radni.t]1k J<oji utjede na razliku gosto6e vode u uzlaznim-i silaznim cijevima,geometrijski oblik generatora pare, o kojemu ovisi visina stupca koji djeluje naprirodnu cirkulaciju i otpori strujanja unutar cirkulacijskog kruga. lor< u g"n"ru-toru pare s prirodnom cirkulacijom oblik i raspored ispirivadkih cijevi Lorajuomoguiiti prirodnu cirkulaciju vode, kod generatora pare s prisilnom iirkutacijom:nogy se cijevi postavljati prema raspoloZivu prostoru, sto je narodito znadajnokod brodskih izvedbi.
U nadelu se razlikuju dva tipa prisilne cirkulacije: optodna i protodna. Razlikaje u odnosu kolidine vode koja cirkurira naspram lofidine vode koja se isparava.
Sl. 6.15. Strmocijevni generator pare s hladnim silaznim cijevima
6.2. PRISILNA CIRKULACIJA
Kod optodne cirkulacije broj je optoka kroz cirkulacijsku pumpu, isparivad irv vuLurqerJw urvJ Js upLur.il Kruz ulrKulacusKu pumpu, rspanvae Ibubanj, koji je potreban da se odredena kolidina vode pbtpuno ispari, u"6i od 1,odnosno otprilike 4 do 10. Kod protodne cirkulacije voda se u tokujednog optokazagrije, ispari i pregrije na remperaruru pregrijanja; dakle tu je cirlulaciJsti uro"ijednak 1.
Generatori pare s prisilnom cirkulacijom prikladni su za rad s manjim opte-re6enjem, jer strujanje vode u njima ne ovisi ooptere6enju, vei o radu clrt<utacil-ske pumpe.
6.2.1. Generatori pare s optodnom cirkulacijom
Najpoznatiji tip generatora pare s optodnom cirkulacijom je ,rl-a Mont<, dijije shematski oblik prikazan na.slici 6.16.
Sl. 6.16. Shema generatora pare tipa >La Mont<Legenda: 1-ekran, 2-prvi konvekcijski snop isparivada, 3-drugi konvekcijski snop isparivada,4-pregrijad pare, 5-cirkulacijska pumpa, 6-napojna pumpa
Iz parnog bubnja voda ulazi u cirkulacijsku pumpu, koja jekroz isparivadkecijevi (ekran i konvektivni snop) ponovno tladi u bubanj, gdje se para odvaja odvode. Da bi se osigurala ravnomjerna podjela vode u usporedno povezanim cije-vima, one imaju na podetku ugradene sapnice s prilagodivim otvorom za regulira-nje protoka vode. Cirkulacijska pumpa treba da svladava otpore strujanja u cijev-nom sistemu isparivada, pa njezin napor odgovara zbroju svih otpora strujanjavode. Kapacitet cirkulacijske pumpe ovisi o kapacitetu generatora pare i cirkula-cijskog broja s kojim radi generator pare. Cirkulacijski broj kod generatora paretipa >La Mont< je od 4 do 10. Generatori pare veieg kapaciteta imaju manjicirkulacijski broj.
6.2.2. Generatori pare s protodnom cirkulacijom
Kod generatora pare s protodnom cirkulacijom, cirkulacijski broj je 1., odno-sno voda se u jednom prolazu zagrije na temperaturu isparavanja, zatim se isparii pregrije na potrebnu temperaturu pregrijanja.
Najpoznatiji tipovi generatora pare s protodnom cirkulacijom su "Benson<<(slika 6.17) i >Sulzer< (slika 6.18).
108
I
II
I
*
III
Sl. 6,17. Shema generatora pare tipa >Benson<<Legenda: l-napojna pumpa, 2-zagijat.vode, 3-ekranski dio isparivada, 4-kon-vekcijski isparivad, 5-pregrijad pare, 6-za-grijal zraka
Sl. 6.1E. Shema generatora pare tipa >Sulzer<Legenda: l-ekranski isparivad, 2-prvikonvekcijski isparivad, 3-drugi konvekcij-ski isparivad, 4-komora, 5-pregrijad pare,6-zagijat, vode, 7-zagrijad zraka, 8-na-pojna pumpa
Kao Sto se vidi iz slike 6.17, kod >Benson< generatora pare cijevi su medu-sobno neposredno spojene pa nema odjeljivada vode na prijelazu izmedu ispari-vada i pregrijada pare.
>Sulzer< jednocijevni generator pare ima cijev u kojoj se, prolazeei krozgenerator pare, voda zagrijava i isparuje, a nakon toga para se pregrijava. To sunajdesie jedinice velikog kapaciteta, pa se vise takvih cijevi spaji paralelno ucijevni sistem uzlaznih i silaznih cijevi. Na podetku svake takve cilivl, anaizlazuiz.zagrljata vode, ugraden je prigusni ventil, kojim se osigurava jednolika raspo-djela vode u paralelno spojenim granama.
_ Na izlazu iz isparivada para sadrZi z-4% vlage i prije ulaska u pregrijadprolazi odjeljivadem kapljica vode, koji je karakteristidni dio Sulzerova generatorapare. Tu se s vodom odstranjuju i preostale sadrZane soli u njoj i tako spredavanjihovo taloZenje u cijevima pregrijada pare. osim toga, odjeljivad kapljiia vodespredava da voda prodre u cijevi pregrijada, a time i naglu promjenu temperaturematerijala pregrijada kada se generator pare pokre6e ili kada se prestane loziti.
. l
><;/ z l - \
109
I
7. STRUJANJE DIMNIH PLINOVA I ZRAKA
bi se omogudilo kontinuirano izgaranje, valja osigurati odvodenje dimnihplinova iz generatora pare, uz istovremeno dovodenje dJvoljne kolidine zraka zarzgaranje u loZi5te, Sto se jednim imenom naziva provjetravinje.
Prema nadinu kojim se. ostvaruje strujanje dimnih plinova i zraka, provjetra-vanje moZe biti prirodno ili umjetnb.
7.1. PRIRODNO PROVJETRAVANJE
-.Prirodno provjetravanje nastaje zbog djelovanja uzgona, a kao posljedicarazlike tlaka stupca okolnog zraka i stupca dimnih plinovi, u skladu s izrazom
L pu:ztz n (ffi-#T,) g [pa] (7 -r)
gdje je Ap" [Pa] razlika izmedu tlaka zbog djelovanja uzgona, h [m] je visinadimnog kanala (dimnjaka), q_-. [kg/m3] gusto6a zraka prinormalnim Lvjetimaokoline (0"c, 1,013 bar), qolo [kg/m,] gusto6a dimnih plinbva pri normalnim uvje-
Sl, 7.1. Prirodno provjetravanje brodskog generatora pareLegenda: l-ulaz zraka,2-vrata,3-prostorija za smjestaj generatora pare, 4_dimni
111
tima okoline, t, ["C] temperatura okoline, ter fcl srednja temperatura dimnihplinova u promatranom stupcu (dimnom kanalu, dimnjaku), a g:9,81 [-/st].
Kao Sto je iz izraza (7-1) vidljivo, razlika tlaka koja nastaje zbog djelovanjauzgona izravno ovisi o visini dimnjaka i temperaturi izlaznih dimnih plinova izgeneratora pare. Sto je veia visina dimnjaka i temperaturaizlaznih dimnih plinova,ve6a je razlika tlaka, Sto omoguiuje veie brzine strujanja dimnih plinova i zraka,odnosno izgaranje veie kolidine goriva. Medutim, poveianjem visine dimnjakarastu otpori strujanja dimnih plinova, a istovremeno se zbog poveianja povr5inepoveiava hlailenje dimnih plinova, Sto nepovoljno djeluje na efektivnu razlikutlaka. Osim toga, kod brodova je posebno izraieno ogranidenje u izvedbi visinedimnjaka zbog cjelokupnog izgleda broda kao i zbog djelovanja na stabilnost iotpore u plovidbi. Zbog toga se prirodnim provjetravanjem mogu posti6i samoogranideni udinci pa se zato danas vrlo malo koristi, odnosno samo u pojedinimsludajevima kod pomodnih generatora pare (slika 7.1).
7.2. UMJETNO PROVJETRAVANJE
Umjetno provjetravanje ostvaruje se djelovanjem ventilatora: ako postojisamo ventilator zazrak, takvo provjetravanje je tladno (slika7.2lI); ako je ugradensamo ventilator za dimne plinove, tada se radi o isisnom provjetravanju (slika7 .212), a ako je ugraden ventilator za zrak i ventilator za dimne plinove, takvo seprovjetravan je naziva kombinirano ili uravnoteZeno (slika 7.213).
Na brodovima se katkad koristi poseban oblik tladnog provjetravanja (slika7.214). Naime, ditava se prostorija u kojoj su smjeSteni generatori pare, drZi pododredenim pretlakom, dovoljnim za svladavanje svih otpora strujanju zraka idimnih plinova kroz generator pare. To se upotrebljava narodito kod velikihbrodova s vi5e generatora pare, jer je to jednostavnije rje5enje nego ugradnjaposebnih ventilatora i prateiih zratnih kanala za svaku pojedinu jedinicu. Medu-tim, takva prostorija mora biti za5tiiena od gubitka tlaka, pa se zbog toga morajuugradivati dvostruka vrata na ulazu.
Moderne konstrukcije generatora pare imaju uglavnom umjetno provjetrava-nje (tladno ili kombinirano, a rjede samo isisno). Naime, potreba da se smanjedimenzije generatora pare odnosno da se pobolj5a prijelaz topline konvekcijomuvjetuje povedanje brzine dimnih plinova, a zbog toga i pove6anje pada tlaka pristrujanju. Nadalje, stalna teZnja za smanjenje temperature izlaznih dimnih plinovasmanjuje prirodni uzgon dimnjaka, pa je zbog tih potreba umjetno provjetravanjegotovo potpuno istisnulo prirodno.
Osnovne prednosti umjetnog provjetravanja su:
1. moguinost postizanja ve6ih udinaka generatora pare,
2. mogu6nost efikasnije regulacije procesa izgaranja,3. postizanje boljih uvjeta izgaranja pa, prema tome, i veieg stupnja iskoristivosti,
4. mogu6nost ugradnje ve6ih naknadnih povr5ina radi sman jenja izlaznih tempe-ratura dimnih plinova, Sto takoder izravno utjede na pove6anje stupnja iskori-stivosti.
l t2
II
It 0
2
\t
+
Sl. 7.2. Umjetno provjetravanje brodskih generatora pare1) rladna, 2) isisna, 3) kombinirani, 4) pretlak u prostorijiLegenda: 'l'-ulaz
zraka,2-urata,3-prostorija za smjestaj generatora parc,4-tzlazdimnih plino-va' s-grotlo, 6-isisni ventilator, 7-tladni ventilator, g-vraia, 9-brtvena kiaona
. . Ko9. tladnog provjetravanja ventilator koji dobavlja zrak stvara pretlak kojije dovoljan da svlada sve otpore-strujanju do izraza iz dimnjaka r'dl"touunj"pozitivnog uzgona dimnjaka. U takvim je sludajevima tlak u toziStu ve6i od tlakaokoline, 5to ima nedos.tatak pri propustanju oplite generatora pare jer tada dimnillT:,I1,ty:t;k.ht;;&;,";;";;;,';Til:;"*;;:';:r",:il""1"iff ?J'Tl;--^ - . -- "-J *. ^ *J
n:f:T, l?,i"Il:,r" ."-uljuje. kod generatora pare kojiim"aju dvostruku bplatuljzmg{u kojih prolazi zrak prije ulaika u loZi5t^e, koji na taj nadiin vraia toplinu
IJ
Sto bi se inade gubila zradenjem u okolinu.
113
Kad imamo isisno provjetravanje, ventilator isisava dimne plinove stvaraju6iu loZi5tu potlak koji omoguduje ulazak dovoljne kolidine zraka za izgaranje.
Kombinirano provjetravanje sastoji se zapravo od tladnog i isisnog, koje sutako uravnotei,ene da je u loZi5tu uvijek odredeni potlak. Stoga problem izlazadimnih plinova kroz oplatu ili dimne kanale ovdje nije izraLen. Medutim, nedosta-tak je Sto isisni ventilator dimnih plinova radi u nepovoljnijim uvjetima (viSa radnatemperatura) pu j" podloZniji kvarovima.
Tendencija da rastu kapaciteti brodskih generatora pare i da se smanjujugubici osjetne topline izlaznih dimnih plinova na radun ugradnje sve veiih naknad-nih ogrjevnih povr5ina, postaje ogranidenje za primjenu isisnog odnosno kombini-ranog provjetravanja zbog ogranidenih udinaka isisnih ventilatora. Stoga se kodtakvih jedinica primjenjuje uglavnom tladna ventilacija s pretlakom u loZi5tu.
/,
rexsl. 7.3. Smje$taj ventilatora za zrak
Stijenke takvih generatora pare su dimnonepropusne; najde5de u membran-skoj izvedbi, dime se efikasno rje5ava problem prodora plinova iz dimnih prolazageneratora pare u okolni prostor.
Da bi otvori strujanja bili minimalni, zratni kanal mora biti Sto kradi, odnosnoventilator Sto bliZe gorioniku, kao Sto je prikazano na slici 7.3.
7.3. PRORNCUru STRUJANJA DIMNIH PLINOVA I ZRAKA
7.3.1. Pad tlaka pri strujanju zraka i dimnih plinova
Da bi se ispravno izabrao ventilator za dimne plinove i zrak, potrebno jeprethodno odrediti protok i ukupan pad tlaka u zradnom i dimnom prolazu.
Otpore prolazu zraka dine zratni kanali, predzagrijad zraka te zaporna iregulacijska armatura za zrak.
tt4
Dimni prolaz dine ogrjevne povrsine generatora pare, dimni kanali i dimnjak., , 59d generatora p,a1e s kombiniranim provjetravanjem posebno se izradunavapad tlaka u zradnom dijelu, od mjesta uzimanja svjeZeg t iku i, okoline do ulazau lozi5te, a posebno u dimnom dijelu, od lo2ista-dolrluru iz dimnjaka. Zra(niprolaz od potisnog uiia ventilatora do ulaza u loZiste nalazi se pod pretlakom,dok .je u dimnom prolazu uglavnom potlak (izuzetak je ponekad dio izmeduventilatora za dimne plinove i dimnjaka).
Kod generatora pare s tladnim provjetravanjem izradunava se ukupni padtlaka kroz zra(ni i dimni prolaz, a oni su najveiim dijelom pod pretlako-.
'su"
9!nor.s strujanju mora svladati tladni ventilator zraka s pomo6u prirodno g uzgonadimnjaka. Isti sludaj je.i kod isisnog provjetravanja, samo sto u tom strieairisveotpore strujanju zraka i. dimnih plinova svladava isisni ventilator dimnih piinouuuz pomoi uzgona dimnjaka. Ukupna razlika tlaka u zradnom prolazu gen-eratorapare odreduje se prema izrazu
L p.:2 L po+ > A pu- L p*- IL pnz* (Q^- ap,) g hr] lpal (7 -z)
gdje je ) A p,, [Pa] ukupni pad tlaka zbog otpora trenja u zraenom prorazu,2 L pr. [Pa] ukupni pad tlaka zbog lokalnih otpora u zradnom prolazu, A p* [pa]uzgon zratnog prolaza, A,p62 [pa] potlak na izlazu iz loLiSta, g_ [kg/m3] jegusto6a zraka u okolnim uvjetima,_go, [kg/m3] gustoda dimnih plinova pii ireoir;o;temperaturi u loZi5tu, ft. [m] razlika izmedu visina ulaza zraka u loZiste i izlizidimnih plinova iz loLllta, a g:9,81 [m/s2].
ukupna razlika tlaka u dimnom prolazu odreduje se prema izrazu
L p p t : ) A p . o r + X A p r p r * A p r c z - L p . o , [ p a ] (7 -3)
gdje je ) A p, pr [Pa] ukupni pad tlaka zbog otpora trenja u dimnom prolazu,) A p,o, [Pa] ukupni pad tlaka zbog lokalnih otpora u dimnom prolazu, A p,", [pa]potlak na izlazu iz loLilta, a L p,o, [pa] uzgon u dimnom prolazu.
7.3.2. Pad tlaka zbog otpora trenja
Pad tlaka zbog otpora trenja izradunava se prema izrazu
L p,= O * f p [pa] (7 -4)
g!i" i: a koeficijent otpora lrenia, / [m] duljina promatranog kanala, dn [-]hidraulidki promjer kanala, v [m/s] brzina-strujanja, a q [kg/m{ gustoia .io"ogfluida.
. .Koeficijent otpora trenja ,1,. ovisi o relativnoj hrapavosti stijenki kanala kldoi vrijedn-osti Reynoldsova broja R.. Za vrijednbsti Lldn:0,0000g do 0,0125 iR" > 4000, koje obuhva6aju praktidno sve.generatore pare, koeficijent otporatrenja moZe se s dovoljnom todno56u odrediti prema izrizu
'
115
(7-s)
gdje je k [m] apsolutna hrapavost stijenki (prema tablici 7.1).Hidraulidki promjer presjeka proizvoljnog oblika jednak je
4 Adn: -o l ^ l (7 -6)
gdje je A lm']slobodni presjek strujanja, a O [m] opstrujavani opseg.Kinematska viskoznost, gustoda i brzina strujanja pri proradunu R"-broja
odreduje se prema srednjoj temperaturi promatranog fluida.
Tablica 7.1. Vrijednosti apsolutne hrapavosti
7.3.3. Pad tlaka zbog lokalnih otpora
Pad tlaka zbog lokalnih otpora odreduje se prema izrazu
L p, : € ! e V^ l
,1" : o,r (r,+ok , 1oo\o'25T ^ - & )
(7 -7)
gdje je f koeficijent lokalnog otpora, v [m/s] brzina strujanja fluida, a p[kg/m3] gustoia fluida.
Koeficijent lokalnog otpora f odreduje se na temelju iskustvenih velidina,ovisno o vrsti razmatranog otpora (velidine koeficijenata lokalnog otpora za raz-lidite sludajeve dane su u prilogu 7).
Pad tlaka u popredno nastrujavanom cijevnom snopu odreduje se premaizrazu za proradun lokalnih otpora, pri demu koeficijent lokalnog otpora f ovisio rasporedu cijevi, broju redova cijevi i R"-broju. Brzina strujanja se uzima zapresjek strujanja izmedu cijevi u jednom redu. Padovi tlaka zbog ulaza i izlazaiz promatranog cijevnog snopa ne odreduju se posebno, jer su obuhva6eni koefi-cijentorn lokalnog otpora ogrjevne povr5ine.
1 1 6
Red.br. Vrsta kanala ili cijevi Apsolutna hrapavost
fr[m]
cijevni i ploiasti zagrijabi zraka, 6elidne ciievi ogrjevnih povriina
limeni kanali za dimne plinove i zrak
delidne cijevi magistralnih cjevovoda
lijevane cijevi i plode
izr aziLo zar dale deliine cijevi
zid od opeke u cementnoj Zbuki
betonski kanali
staklene cijevi
0,0m20.00040,000120,00080,0007
0,0008-0,006(prosj. 0,0025)0,0008-0,009(prosj.0,0025)
0,000 0015 -0,000 01(prosj. 0,0@005)
Koeficijent lokarnog otp.ora pri poprecnom strujanju kroz glatkocijevni snops usporednim rasporedom cijevi (slilia 7.+) oArecluje se prema Tou^
5 - 9 o .
gdje je f" koeficijent lokalnog otpora jednog reda cijevi, a z broj redova cijevi., s . s , ( - ,Kada je 7 =
i i 0.06 = #t< I, koeficijent lokalnog orpora za jedan
red cijevi iznosi
e:, (t - ,)-o'u o"-0,,
K a d a j e * r * i 1 <
H < 8 , k o e f i c i j e n tred cijevi iznosi
6":0,38 (*- t ) -" (**-0,e4) o ' 'n
o" (H) '
(7-8)
(7 _e)
lokalnog otpora za jedan
0,2
(7- 10)
(7 -rr)
Kada je * r * i 8>
#<15,koef ic i jen t loka lnogotpora za jedan
red cijevi iznosi
r , :0,118 (t- t )- ' ' '
Koeficijent lokalnog otpora pri poprednom strujanju kroz glatkocijevni snop saSahovskim rasporedom cijevi (slika-7.5) odreclujl se prema';;"
f = { , ( Z + I ) (7 -r2)gdje je f, koeficijent lokalnog otpora jednog reda cijevi, a zbroj redova cijeviu snopu.
l o ' q - |
|-6-+-o-+'-' l
i i Ior0-o-.O-+'-
al i i i rt+ -o -+ -+-t t r i
Sl. 7.4, Usporedni raspored cijevi
r i l
Sl. 7.5. Sahovski raspored cijevi
LT7
^.- , - t ^ i ia ' i ^" i - tzor l S ' St- d
- t IZa Sahovski raspored ci jevi , osim kada je 3 <; =I0 t , . , - d
- - , ' .
koeficijent lokalnog otpora za jedan red cijevi iznosi
€o- K R.-o,'''
gdje koeficijent oblika cijevnog snopa K za Sahovski raspored iznosi
(7 -13\
(7 -r4)
(7 -16)
(7 -17)
K:3,2+0,66 (r,, -ffi) ' ' t r r oJ=ff i=\ t
* - t'oo
K:3,2+o,eo (r , t -**) ' ' . t# i [o,r- o,z(r , t -H)"] ; e-rs)
n l - S t - d - 1 1" ' ^ - s 3 - d - " '
I . r,++
/ c ; \ 2
K : 0 , 4 4 l # l ; , "\ J l _ a /
t , t< f f i=e ,s
1 . , 4 4 = * = t
rc : lo,++ * (r,oo- t) ] (H *,) ' ,
t , r . f f i=u, t
| . r,++
Za Sahovski raspored cijevi
118
i " f f i r r , t i 3 < * = t o ,
koeficijent lokalnog otpora za jedan red cijevi iznosi ...
f . : 1 ,83
L po=2 h, (g^- gpr i ) g [pa]
Sl. 7.6. Koso nastrujavane ciievi
Prethodni izrazi odnose se na proradun.koeficijenta lokalnog otpora pri pot-puno poprecnom nastrujavanju snopa cijevi, odnosno kada je kut nagiba cijevia:0. Kada kut nagiba cijevi a iznosi vise od 15o, dobivene vrijednoiti, p."*uprethodnim izrazima, korigiraju se pove6avanjem od 10%.
Vrij ednosti koeficij.enata lokalnih otpora za r azli(ite karakteristidne sludaj eveu generatorima pare prikazane su u prilogu 7.
7.3.4. Samouzgon dimnih kanala
-zbog razlike gustoda okolnog zraka i zagrijanih dimnih plinova u dimnomprolazu generatora pare nastaje uzgon koji je pozitivan (ier pomaZe strujanju)kada dimni plinovi struje prema g9{i, u neguiiuun (jer se suprotstavtja ,trujunjrr;kada dimni plinovi struje prema. dolje. Zbroj svih vrijednosti^(pozitivnitr i negutiu'-nih) naziva se samouzgon koji je jednak
/ s , \ - ' ' o u\7)
IW,l
(7- 18)
(7 -1e)
gdje je ftt [m] srednja visina pojedinih dijelova dimnog proraza, e,,[kgrmt]gustoiazraka pri okolnim uvjetima, ppri [kg/m3] gusto6a oimnitr plinwa p.i ,ruj"ir-u upromatranom dijelu dimnog prolaza.
119
i
I
7.3.5. Ventilator za zrak i dimne plinove
Osnovni parametri koji su potrebni za izbor ventilatora su kapacitet V iukupni napor A p. Ventilator se izabire a pogonski stroj proradunava na temeljuukupnog pada tlaka u zradnom, odnosno dimnom prolazu, pri maksimalnom traj-nom kapacitetu generatora pare, s time 5to se radni kapacitet V, i radni naporA p, ventilatora odreduju mnoZenjem s koeficijentom sigurnosti, prema tabliciT .2.
Snaga pogonskog stroja za pogon ventilatora odreduje se prema izrant
1g" = "Y#P' 1rw1 (7 -zo)1000 7"
gdje je V. [m3/s] radni kapacitet ventilatora, Lp, [Pa] radni napor ventilatora, a
ry" stupanj iskoristivosti ventilatora (od 0,5 do 0,8).
I
1
Tablica 7.2. Koeficijenti sigurnosti za ubot ventilatora
Velidina (kapacitet)
generatora pare
Koeficijent sigumosti
Ventilator za zrak Ventilator za dimne plinove
p" P t p p, f oo
Mali generator pareD < 5kg/sVeliki generator pareD > 5kg/s
1,05
1,05
1,10
1,10
1,10
1,05
1,20
1,10
t20
8. GLAVNI KONSTRUKTIVNI DIJELOVIGENERATORA PARE
8.1 . ISPARIVAEI
Isparivadi su dijelovi generatora pare. u kojima.se zbiva proces isparavanja.Sastoje se od bubnjeva, isfarivaenn cilevr, razvodnih i sabirnih komora.
8.1.1. Bubnjev i
ovisno o mediiu koji se u njima narazi,bubnjevi su parni ili vodni. u parnimbubnjevima odvajaju se mletruiiei pui"lo vode, pa su stoga jednim dijelomispunjeni vodom, dok se.zasii"nu puiu skuprja u go.njoj p"i;;i; prostora. vodnibubnjevi cijeli su ispunjeni u?do.T i prvenstvena namjiena im je da se njimanapajaju vodom uzlazne isparivadke cijevi, koje sa ,ii"'r"i- "i;"ui-u
zatvarajucirkulacijski krug unutar generarora pui" , priroar.-^.i.-r.r"{"-.Bubnjevi se konstruktivno sastoje od cilindridnog dijela (plasta) i dva po_klopca (dela), unutar kojih je smjestena oprema nuina zaiunkcionalan rad (slika8 . 1 ) .Na delima bubnieva postavljaju se otvori s odgovarajuiim poklopcima (slika8.2.), kroz koje je omogui'en ulazai dov;eka radi prJgleda i p"pii""t". Kod kra6ihbubnjeva predvida se otvor samo s jedne strane,l toa duzih i obje strane. otvorisu obidno eliptidnog o!llk1, dimenzije 300 x +bo -.", au- ui se poklopci moglivaditi radi izmjene brtvi i da bi se otak5ao ulaz dovjekuPrve izvedbe bubnjeva bile su u zakivanoj konstrukciji, sto je mogro udovoljitiradnim uvjetima kod niZih tlakova do otprilike 25 bara.Zakivane izvedbe.zamljenjene su varenim, dok su se za vi5e tlakove odnosnoza debljine stijenki veie od 100 mm bubnjevi obidno izraoivali iovanjem ili valja_njem iz jednog komada.Bududi ie izvedba kovanih i valjanih bubnjeva vrlo skupa, danas se bubnjevinajdeSde izraduju savijanjem limova na specijalni- pr"saml i'rir"nj"-. cela seizraduju preianjem (maledimenzije u hladnom, a velike u toplom stanju), azatimse zavaruju na pla5t.
t2L
t/ z l \
fr-- f -l .
v l , ^ d
Sl. 8.1. Izvedba bubnja varene konstrukcije
St. 8.2. Otvor za ulaz dovjeka: a-uvudena izvedba, b-ravna izvedba
Nakon varenja bubnja i svih dodatnih prikljudaka na njemu, bubanj se morapodvr6i postupku odZarivanja radi uklanjanja unutarnjih naprezanja, nakon degavi5e nisu dopu5teni nikakvi dodatni variladki radovi. Svi varovi moraju se detaljnoispitati rendgenski ili ultrazvukom.
Osim isparivadkih cijevi, na parne bubnjeve prikljudeni su i drugi pojedinadnispojevi za armaturu i drugu opremu. Spojevi isparivadkih cijevi na bubnjevimaprethodno su se izvodili uvaljivanjem, a danas se uglavnom izvode varenjem, dokse spomenuti pojedinadni prikljudci izvode prirubnidkim spojevima ili varenjem.
122
. _Na parnim bubnjevima se izvode prikljudci za dovod napojne vode, zaodvodzasiiene pare, za manometre, sigurnosne ventile, vodokaze, zi odzratit,anje, od-soljavanje, otpjenjivanje, doziranje kemikalija i drugi (slika g.3, g.4, g.5).
sr. 8.3. na bubnjul-cijev za 2-cijev za dodavanje kemikalija
Kapljice vode u izlaznoj pa|i -iz bubnja stete u radu generatora pare jer sadrZep!{e6.any koncentraciju soli (zbog ugus6enja vode u paino- bubnju kod isparava_nja), koje se tada raloLe na unutarnjim stijenkama cilevi pregrijida, cjevovoda ilopaticama turbina.
Sl. 8.5. Pr ik l judak za napajanjeLegenda: l-napojna cijev, 2-usmjerivad vode
U vodnom prostoru parnih bubnjeva brodskihgeneratora pare postavljaju se delidne popredne pre_grade radi spredavanja pomicanja i zapljuskivinjavode zbog valjanja i posrtanja broda. Da bi se -oeleskinuti, udvr5duju se vijdanim spojevima za poseb-nedelidne u5ke zavarene na unutarnjoj strani 6ubnja.
Posebnu opremu parnih bubnjeva dine tzv. ure_daji za separaciju pare. Naime, pri radu generatorapare dio se vode iz bubnja u obliku sitnih kapljicapovladi zajedno s parom, a uredaji za sepaiacijuimaju namjenu da to maksimalno smanie.
123
TaloZenje soli na stijenkama cijevi pregrijada pare uzrokuje poveianje otporastrujanju, smanjenje prijelaza topline, toplinsko preoptere6enje materijala i puk-nu6e cijevi.
TaloZenje soli na stijenkama turbinskih lopatica pove6ava gubitke u njima,a zbog pove6anja otpora strujanja raste aksijalna sila, pa moZe nastati nedopu5teniaksijalni pomak i o5tedenje aksijalnog odrivnog leZaja turbine.
Da bi se smanjila vlaZnost izlazne pare iz bubnja zbog mogudih Stetnih poslje-dica, u parnim bubnjevima je potrebno ugraditi odgovarajude separacijske uredajekoji mogu biti u obliku: posebnog sabirnika pare, perforirane cijevi za oduzimanjepare, perforiranog lima, paketa valovitih limova, ciklonskih separatora i dr.
8.1.1.1. Sabirnik pare
Taj separacijski uredaj sastoji se od cilindridnog bubnja manjih dimenzija,smje5tenog iznad parnog prostora i spojenog s njima s vi5e cijevnih prikljudaka(slika 8.6). Separacijski efekat postiZe se poveianjem volumena parnog prostora,odnosno smanjenjem njegovog specifidnog optere6enja i promjenom presjekastrujanja. Odvojene kapljice vode posebnim se drenaZnim cijevima iz separacij-skog sabirnika pare vraiaju u vodni prostor parnog bubnja.
- . - - l
I
I
Sabirnik pareLegenda: l-sabirnik, 2-cijevni spojevi,3-drenaZne cijevi
r24
st. 8.6.
Tttf*:
fI*
I
8.1.1.2. Pertorirana cijev za oduzimanje pare
. Separacijski efekt perforirane cijevi za oduzimanje pare postiZe se ujednada-vanjem oduzimanja pare na ditavoj duljini parnog uuun;a, skretanjem ,t*;u"jupare (ier su otvori za u.laz.pare smjesteni suprotno od vodnog ogledala), ,rugto-promjenom brzine strujanja pri urazu i izrazi kroz otvore (pr:ocjlpe ili provite) iadhezijskim djelovanjem na stijenkama. perforirana cijev i6a"rii prikljudkom zaoduzimanje pare treba da bude udvrsiena tako da omogueule toprinrt" dilatacu;pri promj.eni temperarure, zbog dega na jednoj straniim; euiJti ortorrac, a nadrugoj klizni spoj. posebnom drenalnom cijevi"vraiai'se separirane kapilice uvodni prostor parnog bubnja (slika g.7.)
Sl. 8.7. Cilev za oduzimanje pareLegenda: l-perforirana.cijev, 2-redukcija, 3-prikljudak za odvodenje pare, 4-drena2na cijev,5-dvrsti oslonac, 6-klizni oslonac
8.1.1.3. Pertorirani lim
Radi pospjesivanja efekta separacije perforirani se lim ugraduje u vodniprostor i y _qTli prostor ispred cijevi za odvod pare iz bubnjal i ro po ditavoj
njegovoj duljini. Postavljanjem u vodni prostor postiZe se ravntmjerno opteredelnje vodnog ogledala, a u parnom prostoru djeruje na ujednadenje otpora strujanjai ravnomjerno koristenje ditavog p-resjeka parnog prostora. periorirani lim dj;iuj;na.separacijski efekat takoder i adhezijskim svojsivom stijenki. Najdesie ,"'ugil_duje u kombinaciji s drugim separacijikim ureclijima (slila g.9).
125
E.1.1.4. Paketi valovitih limova ili Zieanih ispuna
Takvi se separatori sastoje od paketa valovitih limova ili Zidanih ispuna ukombinaciji s drugim uredajima. Sitne kapljice odvajaju se zbog vi5estruke pro-mjene smjera strujanja te adhezijskog efekta (slika 8.8, 8.9, 9.10).
Sl. t.8. Perforirana cijev za oduzimanje pare u kombinaciji s paketima valovitih limova
Sl. 8.9. Ureelaji za separaciju pareLegenda: L-ulaz u ciklon, 2-ulaz u ci-klon, 3-izlaz iz ciklona, 4-ciklon, 5-per-forirani lim, 6lim za usmjeravanje, 7--paket valovitih limova, 8-odvod pare,
9-dovod napojne vode
126
Sl. 8,10. Ureclaji za separaciju pareLegenda: l-cikloni, 2-paket valovitihlimova, 3-cljev za oduzimanje pare,4-odvod pare
flI
I
I
8. 1 . 1 .5. Ciklonski separatori
Takav tip jedan je od najefikasnijih separacijskih uredaja koji se ugraduju uparni bubanj. Za postizanje separacije tu se koristi djelovanje centrifugalne sile,a ovisno o proizvodadu razlikuje se nekoliko konstrukcija ciklonskih separatora.Limenim stijenkama, iznad izlaza iz isparivadkih cijevi, usmjerava se mje5avinavode i pare prema ciklonskim separatorima, koji imaju tangencijalni ulaz da bise pobolj5alo djelovanje centrifugalne sile. Zbog toga se odvajaju destice vode,koje imaju veiu gusto6u, pa se uz unutarnje stijenke ciklona vra6aju u vodniprostor. To je zapravo prvi stupanj separacije. Drugi stupanj separacije dine paketivalovitih limova ili Zidanih ispuna smje5tenih iznad ciklona gdje izlazi para. Dabi se sprijedilo direktno udaranje separiranih kapljica u vodnu povr5inu, a prematome i njezino vrtloZenje i budkanje, one na donjoj strani ciklona izlaze prekofiksnih lopatica za stabll izaciju strujanja (slika 8.9, 8.10, 8.11, 8.12, 8.13).
Sl. 8.11, Izvedba ciklonskog separatora pate
Sl. 8.12. Ureclaji za separaciju pareLegenda: l-ulaz pare u ciklonu, 2-odvod pare, 3-drenaZna cijev
IIIt , 2I
II
i T '
I 1L ]
r'
r27
g t >
> t
N >> - 9
a\ o o
o i:= c'lo q
J A
> E
h i
> do >' o ;u - V
; O X
> i' - *
a 7
+ 5 ;. E Oo *
> ot r L
F N
, | i
6 O i
i i
o - ,
8 , 5 F> ^ l xN * ;t, .gl. o
. : : h
F P ; *i 5 . g da > = , N
i l ! J ; i Eo . L x I
x 6 N V*6 - >F X . o t rg x q !O ; F ' = NA Y
d d H m
F R . F =
6 t r - \ z | "= o o E * v
q ! i g m (
(t)
ct(a
128
8.1.2. Komore
Komore sluZe sabiranju i razvodenju radnog medija. Izradujuili iz valjanih be5avnih cijevi. Za niZe tlakove (<50 bara) obidno sua za vi5e tlakova kruZnog presjeka (slika 8.14).
se kovanjemkvadratnog,
Poklopci na krajevima komora izraduju se najdeiie zavarivanjem, a kodkovanih izvedbi mogu biti iz jednog komada s komorom.
Komore su najdesie ravne, a kod nekih konstrukcija (sekcijski generatorpare) i valovite radi bolje kompenzacije uzduZnih dilatacija zbog promjena tempe-ratura (slika 8.15).
Sa suprotnih strana otvora za cljevi koje se uvaljuju, na komorama se izvodeotvori s poklopcima kvadratnog ili eliptidkog presjeka (slika 8.16, 8.17, 8.18), kojisluLe za uvaljivanje, pregled i di5denje cijevi. Poklopci se izvode tako da sepostavljaju s unutarnje strane, kako bi radni tlak pomogao brtvljenju. Izmedudosjedne povrsine poklopca i otvora komore postavlja se brtva od mekog Leljeza.
Manji otvori na komorama za vi5e tlakove zatvaraju se vijcima ispod kojihse, na dosjednu povr5inu, ume6e brtva od mekog Leljeza.
U dana5njim izvedbama cijevi se na komore uglavnom spajaju varenjem, pase time, medu ostalim, abjegava izrada brojnih otvora na komorama, koji destomogu stvarati pogonske probleme zbog propustanja uslijed neidealnog brtvljenja.
R$N&w$mruk\sssg
R$NSl. 8,14. Izvedbe komora
r29
l i ' i - ' t lce(9c\')qcrcJP:.f
/t\rV
ffi€ffi,(J@;ooQ)/w,():ffi),w(
B-B
r l : lm
Sl, 8.15. Sekcijska komora
St. 8.16. Revizijski otvor s poklopcem na kvadratnoj komori
130
Sl. 8.17. Revizijski otvor s poklopcem na okrugloj komori
ffir-/|*-r\!+?
t---nt i l i l1-
-
Sl. 8.18, Revizijski otvor s poklopcem na
okrugloj komori za visoke tlakove
) "
8.1,3. Ci jevi
za isparivatki dio, kao i zasve ostale dijelove generatora pare pod tlakom,mogu se koristiti samo be5avne cijevi, izradene valjanjem od materijala garantirane(provjerene) kvalitete i odgovaraju6ih mehanidkih svojstava.
cijevi se na bubnjeve i komore mogu spajati uvaljivanjem, a kod modernijihizvedbi to se uglavnom izvodi varenjem.
Kod uvaljivanja kraj cijevi i otvor moraju se posebno pripremiti i obraditi;rupa se izraduje s promjerom nesto veiim od promjera cijevi, tiko da se uvaljiva-nj.em a9U]jlna stijenke cijevi na tom mjestu umanji nalvlse 10% (kod pto-;".ucijevi od 50 mm promjer rupe je otprilike 1 mm ve6i od vanjskog piomjera cijevi)(s l ika 8.19).
Kod ve6e debljine stijenke u koju se uvaljuje, izraduje se poseban utor radiboljeg nalijeganja materijala cijevi i postizanja dvr5deg spoja.
^
Sl. 8.19. Detalji uvaljivanja cijevia-priprema radijalnog otvora, b-priprema kosog otvora, c-uvaljana cijev bez obruba, ''
d, e-detalj obruba cijevi
Takoder, radi dvr5deg spoja, slobodni se kraj uvaljane cijevi, koji izlazi izspoja, ra5iri pod kutem od pribliZno 30".
Isparivadke cijevi, kojima je obloZeno loziite, nazivaju se ekranske cijevi.one moraju biti na odgovaraju6i nadin udvrs6ene i osigurane da se ne zakrive(slika 8.20, 8.21).
Danas su ekranske cijevi uglavnom tzv. membranske izvedbe koja osiguravamanje toplinske gubitke, uz manju debljinu izolacije, kao i ve6u dvrstoiu konstruk-cije loZi5ta (slika 8.22,8.24).
lr
t3r
Sl. 8.20. Detalj udvr56enja ekranskih cijevi Sl. 8.21. Detalj udvr5dcnja ekranskih cijevi
Sl. 8.22. Ekranska stijena membranske izvedbe
Sl. 8.23. Ekranska stijena s izvedbom cijev do cijevi Sl. 8.24. Ekranska stijena (membrana)
8.2. PREGRIJACI PARE
Pregrijadi imaju zadatak da se u njima para pregrijava do trazene temperaturepregrijanja.
Para se pregrijava zbog ovih osnovnih razloga:- pove6ava se toplinski stupanj iskoristivosti radnog
ciklusa,- smanjuju se gubici zbog kondenzacije u cjevovodi-
ma,- smanjuju se gubici trenja pri strujanju kroz cjevo-
vode, a posebno kroz turbine,- smanjuje se problem erozlje u turbinama.
Temperatura pregrijanja ovisi, prije svega, oradnom tlaku Sto je radni tlak ve6i, ve6a je i tempe-ratura pregrijanja. Ogranidavajuii faktor je kvalitetaraspoloZivog materijala iz kojeg se izraduje pregrijad.Za tlakove pare od 40 do 60 bara uobidajena tempe-ratura pregrijanja je pribliZno 450'C. Zaviie tlakoveide se na ve6e temperature pregrijanja, obidno do510'C. Dana5nja granidna temperatura pregrijanepare u brodskim turbinskim postrojenjima je otpri-like 550'C.
Izvedba pregrijada pare ovisi, prije svega, okonstrukciji generatora pare i njegovim radnim para-metrima.
Kod dimnocijevnih (cilindridnih) generatorapare pregrijadi se najde5de sastoje od snopa cijevismje5tenog u dimnoj skretnoj komori, prije ulaskadimnih plinova u dimne cijevi isparivada (slika 8.25).
Sl, 8.25. Pregrijad pare smjeiten u skretnoj komori cilindridnoggeneratora pare
133
Vodocijevni generatori pare imaju razlitite izvedbe pregrijada, koje dine sno-povi cijevi smjeSteni vodoravno, okomito, popredno ili koso s obzirom na poloZajgeneratora pare (slika 8.26, 8.27, 8.28).
Sl. 8.26. Pregrijad pare smjeiten popredno nadimni prolaz kod vodocijevnog gene-ratora pare
Sl. 8.27. Pregrijad pare smje5ten vertikalno udimnom prolazu kod vodocijevnog ge-neratora Pare
134
Presjek kroz razlidite izvedbe pregrijada pare
_ U brodskim generatorima pare pregrijadi su obidno smje5teni iza nekolikoredova isparivadkih cijevi, koje ga stite od izravnog zra(enja plamena iz lozista.
. Komore pregrijada mogu biti kvadratnog ili okruglog poprednog presjeka, a111e5t-eq9.su uvijek izvan dodira s dimnim plinovima iloptlnsii su izotirane lstiia8.29, 8.30). Kod starijih izvedbi cijevi su bile uvaljane u komore, a danas se oneuglavnom vare. Svaka komora pregrijada mora na dnu imati prikljudak za praLnje-nje (isplst) vode, koja nastaje kondenzacijom pare kada generaior pare ne radi.Kod nekih generatora.pay
lll prikljudak ujedno sluLi zaomoguiavanle cirkulacijepare pri pokretanju, tj..da bi se sprijedilo pregaranje cijevi kida para ios ne strujiprema potrosadima, dok.se pri potpaljivanju ne postignu normalni radni parametiipare (tlak i temperatura).
Sl. 8.29. >U< izvedba pregrijada pareLegenda : l-cijevi pregrija Ea, 2-cijeviisparivada, 3-udvrSienje cijevi,4-komorc pregr i jada
)l
8.30. Zmijasta izvedba pregrijada pareLegenda: l-cijevna spirala, 2-vodnibubanj, 3-komora pregrijada
st.
135
ooQoo@
aQaa@@ooQQOq@@ooQQQQoeo@QAQg@@@@eaae@@@@
Cijevni snopovi pregrijada pare najde56e su ovje5eni na isparivadke cijeviposebnim izvedbama nosada, koji moraju biti izradeni od materijala otporna navisoke temperature. Povoljnije su one izvedbe kad je isparivadkim cijevima osigu-rano bolje hladenje dijelova nosada s pomoiu izravnog provodenja topline navodu odnosno paru (slika 8.31, 8.32, 8.33).
Sl. 8.31. Cijevna ploda pregrijada pare ovjeiena na nose6u isparivadku cijev
II
136
Sl. 8.32. Detalj udvr56enja horizontalnog snopa pregrijada pare
DEIAU.A.
DETAL,:.8.
NOSAc
Sl. 8.33. Detalji udvr56enja horizontalnih cijevnih snopova pregdjada pare
Na_izlaznoj komori pregdjada pare mora biti ugraden odgovarajudi sigurnosniventil. on je podesen^tako da.se otvara prije negoli sigurnoiri ueniili .ru"purrro.r,bubnju (otprilike za 0,3 bara), da bi se u takvim shidajevima uvijek osiguralostrujanje pare kroz njegove cijevi i da bi se time zastitile od pregaranja.
137
8.3. ZAGRIJACI VODE
Zagrijati vode ubrajaju se u tzv. naknadne ogrjevne povr5ine generatora pareu kojima se voda prije ulaza u parni bubanj zagriiava, a katkad i djelomiceisparava. Voda se grije obidno do temperature koja je 20-50'C niZa od tempera-ture isparavanja. Ako se u zagrijadu vode i djelomidno isparava, tada se onnazivapredisparivad.
Zagrijad vode sastoje se od cijevi koje dine njihove ogrjevne povr5ine isabirnih (razdjelnih) komora koje mogu biti okruglog ili pravokutnog poprednogpresjeka. Za nlLe pogonske tlakove (do 30 bara) ogrjevne povr5ine desto dinerebraste lijevane cijevi, da bi se pove6ala efektivna povr5ina prijelaza topline nastrani dimnih plinova, gdje je on znatno manji u odnosu na unutarnju (vodnu)stranu. Za vii,e radne tlakove i novije izvedbe zagrijati vode de56e se rade oddelidnih cijevnih snopova, na koje se katkad posebno navlade rebra radi pove6anjaogrjevne povrSine (slika 8.34, 8.35, 8.36).
'-j_,",
l*i' ! . r ' -; ; - ; ' {.q.!f* 14fE--'
tf-"*- .
138
Sl. 8.34. Pogled na rebrasti zagrijad vode
Sl. 8.35. Detalj rebrastog zagrijada vode
=-:_=-
Sl. t.36. Presjek kroz rebrasti zagrijad vode
cijevi su u cijevnom snopu nosene i medusobno ukruiene cijevnim plodama,lamelama ili trakastim obujmicama, kao Sto je vidljivo na slici 8.37.
Gornja komora zagrija(a vode mora imati prikljutak za odzradivanje pripunjenju, odnosno pokretanju generatora pare, a na donjoj komori treba da budepredviden prikljudak za ispu5tanje vode radi prainjenja.
Sl. 8.37. Izvedbe udvr56enja cijevnih snopova zagrijada vode
Kod brodskih se generatora pare oko zagrijada vode postavlja obilazni vod(>by-pass<) kojim se moze vrsiti napajanje isparivad ako je zagrijat, vode oste6eni iskljuden.
Na slici 8.34. i 8.35. prikazana je izvedba zagijata vode koji se sastoji od trisnopa delidnih cijevi na koje su navudena lijevana rebra. cijevi zagrijada vodemedusobno su povezane >U<-koljenima koja su zavarena izvan dimnogprolaza.Prolazi cijevi kroz cijevne plode izvedeni su tako da se omoguie toplinske dilatacijezbog promjena temperatura, a da se istovremeno osigura brtvljenje, koje trebada sprijedi izlaz dimnih plinova. Prostor u kojem su smjestene komore i koljenatoplinski je izoliran i opremljen demontaznim poklopcima radi pristupa komoramai koljenima pri popravku ili pregledu.
Na komorama, nasuprot cijevnim prikljudcima , nalaze se poklopci radi pregle-da, diSienja ili zadepljenja pojedinih cijevnih zmija ako propu5taju.
Kao Sto je iz slika vidljivo, zagrijadki snop podijeljen je na tri dijela, a naodredenim razmacima smje5teni su otvori s poklopcimazalulaz dovjeka i prikljudciza propuhivade dade. Komore imaju na jednoj strani dvrst oslonac, dok je on nadrugoj strani klizni radi osiguranja toplinskih dilatacija.
;
tt
;
III
140
8.4. ZAGRIJACI ZRAKA
zagrijati zrakatakoder su naknadne ogrjevne povrsine generatora pare, ko-jima se zagrijavazrakzaizgaranje na odredenu temperaturu prije ulaza u loZiste.Ugradnjom zagrljata zraka snizuj e se izlazna-temperaturi dimnih plinova iz
generatora pare i tako pove6ava stupanj iskoristivosti, a ulazom zagrijaiog zrakau loiiite stvaraju se povoljniji uvjeti za izgaranje.
Zagtiiati ztaka u osnovisu rekuperativni i regenerativni. Rekuperativni zagri-jadi mogu biti izvedeni u obliku limenoplodastih (iika B.3g), cijevnih - vodoravnih- vertikalnih (slika 8.39, 8.40), ili rebrastih (slika g.41). Regenerativni su najdesierotacijski, tzv. >Ljungstrom<< izvedbe (slika g.42, g.43).
Sl. 8.38. Plodasti zagrijat, zraka
141
I
f
Sl. 8.39. Cijevni zagrijad zraka s horizontalnim ciievima
U zagrijadima zraka s vertikalnim cijevima plinovi prolaze kroz cijevi, a zrakoko njih, dok kod izvedbi s vodoravnim cijevima plinovi prolaze oko cijevi, azrak kroz njih. Bolja je izvedba s vodoravnim cijevima zbog manjih problema;narodito pri zadepljenju prolaza na dimnoj strani.
ZRAK* . - +
Sl. E.40. Cijevni zagrijad zraka s vertikalnim cijevima
put zraka
I
l
ill. - - + - - -
/ l i i \___ iii_____\____
:T,'-: - ----_____
( J j
r-\'.
t42
Sl. 8.4f. Orebrena cijev zagrijada zraka
Sl. 8.42. Smjeitaj rotacijskog zagrija(a zraka
Zagrijar; zraka s delidnim cijevima ne izvode se s rebrim a za povelanjeogrjevne povr5ine, jer bi ona morala biti s unutarnje i vanjske strane, buduii daplinovi i zrak imaju podjednaki koeficijent prijelaza topline. Orebrenje samo sjedne strane ne bi dalo prave efekte. Stoga se orebrene izvedbe zagrijata zrakaprave od lijevanih cijevi eliptidkog presjeka, koje imaju rebra i s vanjske i sunutarnje strane (slika 8.41). Rebra su postavljena u smjeru strujanja zfaka odno-sno dimnih plinova da bi se smanji l i otpori strujanja preko njih.
Rotacijski (>Ljungstrom") zagrijadi zraka sastoje se od rotorskog dijela, kojegdine paketi tankih valovitih limova preko kojih naizmjenidno struje dimni plinovi
t43
izravniivad totine
veza $f soktorplinova
seklorska ploda{radijalna brWa)
uredaj za rudnopodeSavanieseklorskih Dlo6a
sektor zraka
,o\o, €h
Er--W#
ffifftErA
plast kucista
Sl. 8.43. Detalji rotacijskog (>Ljungstrrim<) zagrijada zraka
Sl. 8.44. Pogled na lamelaste pakete rotacijskog zagrijata zraka
i.zrak. otretanjem rotora,,. dimni plinovi u svom prolazu neko vrijeme griju paketelimova, koji tada akumuliraju toplinu, a nakon toga, kada otietan;im dodu ustruju zraka, on ih hladi i pr-euzima toplinu na sebe (slikag.43, g.44\.
Rotor je zatvoren u delidnom limenom oklopu, unutar kojeg se okre6e smalim brojem okretaja (5-10 l/min).- Da bi se sprijedilo prostrujavanje zraka odnosno dimnih plinova s jedne na
drugu.str.anu i njihovo mijesanje, predvidene su posebne brtve. Buduii da radena rotirajudim dijelovima, brtve se u pogonu destb trose, sto je nedostatak rota_cijskih zagrijala zraka.
. Drugi nedostatak je..nuznost pogonskog stroja (elektromotora) za okretanje,jer zbog njegova kvara ili eventualnog p.ekida u opskrbi "n"rg1o*
treba da"seobustavi rad generatora pare,.da bi se iprijedilo deformirunl" iiietoua zagrijalazr aka zbog nej ednoliko g zagrijav anja.
Prednost takvih zagrijata zraka velika je efektivna ogrjevna povrsina, maleugrad_bene di.m_enzije, sto je narodito znadajno za brodske-uvj"i" ,uau... Kod velikih generatora pare novijih izvedbi, gdje su izrazne remperature
dimnih plinova zbog po.vedanja toplinske iskoristivosil vrto niske (dak d"'1it;Cj,lim.eni paketi rotacijskih..zagrijada se emajliraju da bi se sprijeeilo djelovanjeniskotemperaturne korozi j e.
145
9. ARMATURA GENERATORA PARE
Da bi se osigurali uvjeti za siguran i kontinuiran rad, generator pare morabiti opremljen pomodnim uredajima, koji se zajednidkim imenom nazivaju arma-tura.
Prema mjestu ugradnje, armatura se moZe podijeliti na:- armaturu na toku goriva,- armaturu na toku vode,- armaturu na toku pare,- armaturu na toku zraka i dimnih plinova,
Prema namjeni kojoj sluZi, armatura se dijeli na:- zapornu armaturu.- regulacijsku armaturu,- za5titnu armaturu,- kontrolnu armaturu.
Prema konstruktivnom obliku, armatura se moZe svrstati u:- grubu armaturu i- f inu armaturu.
Armatura na toku vode. pare i tekuieg goriva uglavnom je fina armatura,dok je na toku zraka i dimnih plinova preteZno gruba.
Na slici 9.1. prlkazan je shematski plan armature jednog brodskog generatorapare na tokovima vode i pare.
Izvedba i raspored armature uglavnom su odredeni zakonskim propisima, augraduje se tako da bude lako pristupadna te da se s njom moZe rukovati.
9.1. ZAPORNA ARMATURA
Vei je iz samog naziva odito da je zaporna armatura namijenjena zatvaranjuodsnosno otvaranju protoka radnih medija. Dijeli se na ventile, zasune i slavine.
Kao zaporna armatura, ventili se, zbog povedanih sila otvaraju, pove6anihpadova tlaka uslijed naglog skretanja strujanja i promjene presjeka te zbogoleLa-nog postizavanja brtvljenja, koriste uglavnom za manje tlakove. Na slici 9.2.prikazana je jedna izvedba zapornog ventila.
t47
Sl. 9.1. Shema armature na toku vode i pareLegenda: l-glavni napojni vod, 2-regulacijski ventil napajanja, 3-napojni cjevovod, 4-za-porno-nepovratni ventil, 5-zaporni ventil, 6-pomo6ni napojni vod, 7-zaporno-nepovratniventil, 8-zaporni ventil, 9-kriZni spoj, lO-zasun, l1-zasun na obilaznom vodu, l2-kriZni spoj,
. 13-zasun, 14-vod za punjenje pregrijada, l5-zasun, 16-ulazni cjevovod u zagrijat vode,17-izlazni cjevovod pare iz bubnja, l}-izlaz iz prvog stupnja pregrijaia, lg-trostrani regulacij-ski ventil, 2O-pogon regulacijskog ventila, 21-spojni cjevovod prvog i drugog stupnja pregri-ia(,a, 22-daz u regulacijski hladnjak za pregrijanu paru, 23-regulacijski hladnjak, Z4-iztai izregulacijskog hladnjaka, Z1-izlaz iz drugog stupnja pregrijata,26-izlazni parni zasun, 27-sigur-
148
. 3 2?o
_-<1--'
A i A r', A r',4 A,1 4,^, iv l v v v Y v v Y r v
i A l A A A l A l , l , l A A A AY v t Y V v v Y v l Y v Y r r
Sl. 9.2. Zaoorni ventil Sl. 9.3. Zasun s dvodijelnim klinastim zatvaratem
Kao zaporne armature de56e se upotrebljavaju zasuni (slika 9.3) koji uzrokujumanji pad tlaka pri strujanju, lakse se otvaraju i zatvaraju i bolje brtve. Zasunimogu biti izvedeni s jednodijelnim ili dvodijelnim klinastim zatvaratem. Nedosta-tak_konstrukcije s jednodijelnim klinastim zatvaralem je teskoia da se podesedodirne povrSine klina i brtvenih prstenova kuii5ta, Sto je rijeseno kod dvodijelnihklinova, koji su pokretni u odnosu na umetak za razupiranje, sto omogu6ujekvalitetnije brtvljenje.
Slavine se na generatorima pare najdesie ugraduju tamo gdje treba da djelujukao brzozatvaraju1a rudna armatura.
Zaporni ventili malih promjera i slavine koriste se za ispu5tanje vode i odso-ljavanje (slika 9.4), uzimanje uzoraka (slika 9.5), drenaZu i odzradivanje. Ti ventilisu najveii dio vremena u zatvorenom polozaju, pa i njihovo najmanje propustanjeuzrokuje gubitke i tesko6e pri rukovan ju. zbog toga se pored svakog takvogventila ugraduje jo5 jedan dodatni. Rukovanje je normalno s ventilom koji jeugraden prema vanjskoj stranil ako se on pokvari (propusta), zatyara se veniilkoji je ugraden s unutarnje strane, da bi se mogao popraviti kvarni dio.
nosni ventil, 28-sigumosni ventil, 29-sigurnosni ventil, 30-prikljudak za orpjenjivanje, 31-pri-kljudak za doziranje kemikalija, 32-manometar, 33-prikljudak za drenaiu',3i-prikljudakzaodzradivanje, 35-prikljudak za drenaLu,36-prikljudak za odzradivanje, 37-prikljudahza ispu-Stanje pare, 38-zasun, 39-termometar, 40-prikljudak za odsoljavanje, 41-irikljudak za piaz-njenje, 42-prikljudak za odzradivanje, 43-prikljudak za pomo6ne ruryt", 44-prikUudai zazasiienu paru, 45-prikljudak za regulacijski impuls, 46-prikljudak za ispustanje vode izloLiita, 47-izlaz pregrijane pare, 48-prikljudak za regulacijski impuls, +9-priitjueat za odzra-divanje bubnjalmor: 6, U165
149
Ventil za uzimanje uzorka
Sl. 9.4. Zapomi ventil s pomidnim sjedi5tem za odsoljavanje
9.1.1. Parn i vent i l
Ovaj ventil je specijalno namijenjen odvodu pare izizlaznog sabirnika gene-ratora pare prema potro5adima. Na brodovima obiino postoji glavni i pomo6niventil: glvani parni ventil propu5ta paru u cjevovod za glavni stroj, a pomoiniparni ventil propu5ta paru u cjevovod za pomo6ne parne strojeve i uredaje. Ovise ventili mogu otvarati i zatvarati izravno na generatoru pare, iz strojarnice ipalube broda. Ventil treba da bude samo u krajnjim poloZajima - potpuno otvorenili potpuno zatvoren.
9.1.2. Napojni ventil (napojna glava)
Brodski generatori pare obidno imaju dva napojna ventila: glavni i pomoini.Glavni napojni ventil povezan je s glavnom napojnom pumpom, dok je pomoinispojen s pomoinom pumpom.
150
Napojni ventil djeluje.automatski, tj. otvara se pod tlakom vode iz napojnepumpe, azatvara se zbog djelovanja tlaka vode iz generatorapare, kaoa ni rloinapojna pumpa. Stoga.on ima sigurnosnu ulogu,
-cla se pri e'ventualnom kvaru
napojne pumpe ne vrati voda iz generatora pare.Uobidajena izvedba napojnog ventila lstita Le; ie u obliku kutne izvedbe
pog._?0'' gdje je sam pladanj ventila voden okomito s pomoiu posebnih krilnihvodilica. vreteno pladnja moZe se pribliZavati ili udaljavati oo itaonla, dime seregulira njegov hod, odnosno protodna kolidina napojne vode.
Sl. 9.6. Napojni ventil (napojna glava)Legenda: l-vreteno, 2-vodilice pladnja, 3-sjediste, 4-otvori u cilindru za vodenje, 5-prostorza prigu5ivanje udara
.lrp99" napojnog.ventila i generatora. pare postavarja se posebni zaporniventil kojim se_napojni ventil moze odvojiti
^oo al"touunja"tlaka generarora pare
i ako _je potrebno, popraviti. U tom stuealu g"n"rutoi pu." ," napaja prekopomoinog napojnog ventila.
.Napojni i zaporni-ventil na pravcu napojne vode mogu biti odijeljeni ilispojeni u zajednidkom ku6iitu te tako zajedno dine tzv. nap6jnu glavu.
9.1.3. Ventil za otpjenjivanje i istiskivanje
. ventil za otpjenjivanje spojen je na cijev koja ulazi u vodni prosror parnogbubnja, a na sebi ima vise lijevaka okrenltih pi"-u povrsini vode. U radu semoZe na povrsini vode u parnom bubnju skupljati pjena, koju treba povremenoizbacivati iz generatora pare. U tu svrhu sluze ventiti za otpjlnjivanje.
151
Ventil za istiskivanje (slika 9.7) spojen je na cijev koja ulazi pri dnu vodnogprostora parnog bubnja i na sebi obidno ima lijevke okrenute prema dnu. Ventiliza istiskivanje najde56e se otvaraju polugom, azatvaraju oprugom, da bi se osigu-ralo brzo djelovanje odnosno sprijedilo preveliko praZnjenje generatora pare uradu, Sto bi moglo uzrokovati o5teienja zbog pregrijavanja materijala.
Istiskivanje je nuZno povremeno obavljati, kako bi se sprijedila prekomjernakoncentracija soli u najniZim djelovima vodnog prostora generatora pare Sto sedogada zbog kontinuiranog ugu5denja tijekom isparavanja vode. Prevelika koncen-tracija soli u vodi uzrokuje taloZenje na ogrjevnim povr5inama, mogude je pjenje-nje i postoji opasnost od povladenja kapljica vode u pregrijad pare.
Sl. 9.7. Ventil za istiskivanje
9.1.4. Ventili za drenalu, odzradivanje i uzimanje uzorka
Ventili za drenaLt spojeni su sa najniZim todkama isparivada, pregrijada izagrijaia vode, a sluZe radi potpunog praZnjenja prije pregleda, popravka ilikonzervacije.
Kad se generator pare puni vodom, treba da se s vr5nih pozicija pojedinihdijelova ispu5ta zrak, Sto se omogu6uje posebnim ventilima za odzrativanje.
Da bi se u toku pogona mogla kontrolirati kvaliteta vode u generatoru pare,potrebno je povremeno uzimati uzorke i obavljati analizu. Tome sluZe ventili zauzimanje uzoraka, kojima se, s pomo6u posebnih hladnjaka, ispu5ta voda u posuduza uzorke.
152
I
*
n
Ventili za drenaLu, odzradivanje i uzirnanjepoloZaju pa se stoga, zbog problema koje biobidno ugraduju po dva, jedaniza drugog.
9.2. REGULACIJSKA ARMATURA
g:ner1toT3 pare pripadaju ventili koji su namijenjeniRegulacijski ventili izraduju se s jednim, dvi ili tri
uzorka normalno su u zatvorenomuzrokovalo njihovo propu5tanje,
Sl, 9.9. Rudni regulacijski ventil s trostrukimsiediStem
Regulacijskoj armaturireguliranju protoka i tlaka.sjedi5ta.
Sl. 9.8. Rudni regulacijski ventil s dvostrukimsiediStem
ventili s jednim sjedist-em mogu imati, dovod radnog medija iznad ili ispodzatvaraea, o demu ovisi i.velidina-sile koja je potrebna zi otvarinje i zatvarairie.Nedostatak je ventila s jednim sjedistem intenzivno trosenje JosjJnih povrsina.Kod regulacijskih ventila s dva ili tri sjedista (slika q.g,-9.s1 zatvaradi surastere6eni pa je stoga za njihovo zatvaranje i otvaranje potr#na mania sila.
^ , Pogon _regulacijskih ventila moZe bit rudni, poluautomatski i automstski.Rudna regulacija izvodi se izravno, okretanjem ui"i"rru, ili daffiski mehanidkimprijenosom. Poluautomatski pogon ostvaruje se servouredaj;; kojim upravrjadovjek. Kod automatskog reguliranja komandu servouredu;" iujl regulirana veli_dina, tako da se proces gbdjl bez dovjeka. pogon r"*our.dulu moZe biti hidrau-lidni, pneumatski ili elektridni.
153
9.3. ZASTITNA ARMATURA
Za5titnoj armaturi pripadaju nepovratni i sigurnosni ventili. Karakteristidnostte armature je da se ona aktivira (otvara i zatvara) izravno pod djelovanjemradnog medija.
9.3.1. Nepovratni ventil i
Nepovratni ventili imaju zadatak da propu5taju medij samo u jednom smjerui automatski se zatvaraju pod djelovanjem tog istog medija ako se on vra6a.
Kod generatora pare napovratni ventili postavljaju se na napojnom vodu, dasprijete povrat vode iz bubnja ako se pokvari napojna pumpa ili pukne cjevovod.Takoder se ugraduju na tladnoj strani napojnih pumpi, da sprijede povratni tokvode ako pumpa prestane raditi (zbog kvara na pumpi ili zbog prekida pogonskeenergije).
Izvedba nepovratnih ventila moZe biti s pladnjem ili s klapnom (slika 9.10).
9.10. Izvedbe nepovratnih ventila:1. s oprugom, 2. za vertikalnu ugradnju,3. s klapnom
9.3.2. Sigurnosni ventil i
Sigurnosni ventili su uredaji namijenjeni spredavanju prekomjernog porastatlaka unutar generatora pare.
Ako tlak bude vedi od dopu5tenog, sigurnosni ventili se otvaraju i ispu5tajudio radnog medija u atmosferu, a nakon pada tlaka na normalnu velidinu opet seautomatski zatvaraju.
Broj , velidina i raspored sigurnosnih ventila definirani su propisima za gradnjugeneratora pare.1
' Iropiri t lurifikacijskih druStava:Lloyd's Register, Bureau Veritas, Norske Veritas, Jugoregistar i dr.
154
*
t
Iil
Kod generatora pare obavezno se postavljaju na parnom bubnju i na izrazuiz pregrljat'a pare, a podesavaju se takl da se. pri prekomjernu povedanju tlakanajprije otvara onaj na pregrijidu, da bi se.uvij"t orlg,rruto-rirrJu";" pare pregri_jadem i.tako sprijedila toplinska preoptere6"nJri"Jffitt;;t;;ilovisno o sili kojom se sup-roistavlja otvaranju,"diele ,. iu ,ig,r.nosne ventiles oprugom i ventile s utegom. Kod brodskih generatora pare dopustena je upotrebasamo sigurnosnih ventila s oprugom.Prema nadinu aktiviranJa,
-sigurnosni ventili su direktni i indirektni. Koddirektnih sigurnosnih ventila (s[k; 9.11), radni rrak djeluj"^nu^pr"oanj, koji se,kad je tlak prevelik, podiZe svladavajuii silu opruge. Ispod pladnja medij izraziiz radnog prostora i tiko.smanjuje tlak u
"1"-u. ri"ooriuiut'riglr.nosnih ventilas.direktnim.djelovanjem,je u..tesko6i brtvljenja (narodito too vEeeg tlaka i veiihdimenzija) i opasnosti od priljeprjivanja (iapetenja). Ti nedostaci odstranjeni sukod sigurnosnih ventila.s inoi.Ltiriim djelovanjem (slika 9.12), kod kojih se glavniventil pokreie klipom,
\ojiT * u.ryavrja malim.impulsnim r#iii.- na koji djelujeradni medij iz prostora koji se stiti od prekomjernog p;.;;;l;k;. pri poveianju
Sl. 9.11. Sigurnosni ventil s direktnim djelovanjemLegenda: l-pladanj, 2-klip, 3-cilindai za vodenje, 4-regulacijski prsten za p'gusivanjezatvaranja, 5_regulacijski prsten, 6_regulacijski prstenImor: 6, U1,56
155
tItilil
ltI
Sl. 9,12, Sigurnosni ventil s indirektnim djelovanjemLegenda: l-pladanj pilot ventila, 2-spojni vod pilot ventila i glavnog ventila, 3-klip glavnogventila, 4-pladanj glavnog ventilalzvor:. 6, ll157
tlaka pladanj impulsnog ventila se podize i para kroz impulsnu cijev dolazi ucilindar, gdje djeluje na povrsinu klipa i pokreie ga zajedno s vretenom i glavnimpladnjem, propu5tajuii osnovnu struju pare u atmosferu.
Kod sigurnosnih ventila s direktnim djelovanjem treba da se konstruktivnimizvedbama sjedi5ta i pladnja ventila sprijedi titranje. Naime, zbog otvaranja ventilapoveiava se sila opruge, a istodobno se smanjuje tlak pare zbog njenog izlaza uatmosferu. U takvim uvjetima ventil moZe podeti titrati jer se vrlo brzo mijenjajuradni uvjeti koji djeluju na njega, Sto uzrokuje nenormalan rad. zbog toga se
156
I
4 LIII
IIt _III
It
I
I
I
It
a
pladanj izvodi s povedanim promjerom iznad sjedista, a i sjediste je oblikovanoda paru nakon izlazau-odi tako da ona djeluje na poveianu povrsinu pladnja papovedana sila pare djeluje_nasuprot pove6anoj sili opruge. osim toga, pladanjles gornje strane udubljen da bi para, prolazeli preko njega, mijenjala smjer siru-janja i tako djelovala i dinamidki.
, .. ve6ina sigurnosnih ventila imaju ugraden regulacijski prsten oko sjedista,kojim.se zapravo regulira brzinaponovnog zatvaranja, odnosno ponovnog viadanjapladnja na svoje sjedi5te. Taj prsten okruZuje sjediste ventila pa se ofretanjemmoZe podesavati njegov okomiti poloZaj jer je udvrs6en s pomoiu navoja. Njego-vim pomicanjem prema gore omoguiuje se stvaranje jednog parnog jastuka, itousporava zatvaranje odnosno povrat pladnja na svoje sjedi5te.
9.4. KONTROLNA ARMATURA
Kontrolnim armaturama pripadaju pokazivadi razine,manometri i termometri.
g.4.1 . Pokazivac i razine
Pokazivadi razine, su uredaji namijenjeni kontroli razine vode u parnombubnju radi njenog odrZavanja na normalnoj vrijednosti. Svaki veii generatorpare mora imati, u skladu s propisima, dva pokaziva(arazine s izravnim oditava-njem (slika9.13), pored kojih se moZe ugraditi takoder i tzv. spusteni pokazivadrazine s indirektnim oditavanjem (slika 9.14).
Pokazivadi razine (vodokazna skala) na parnom su bubnju ugradeni tako dasu-gornjim prikljudkom spojeni za parni, a donjim za vodni prostor. Na gornjemi donjem prikljudku nalazi se zaporna armatura za odvajanje oo racno=g cijelaparnog bubnja, koja se normalno sastoji od obidnog zapornog ventila i ventlti zabrzo. zatvaranje s polugom (slavine). Na donjem prikljudku G, osim toga, nalazijoS jedan poseban zaporni organ za drenaZu, koji sluZi za periodidno ispuhivanjeuredaja, odnosno za kontrolu ispravnosti njegova rada.
Svaki pokazivad razine mora na sebi imati jasno izrahenu oznaku najniLegnivoa.
Za tlakove do pribliZno 40 bara za pokazivanje razine koristi se tzv. staklo>klinger<, koje s unutarnje strane ima uzduZne Zljebove. svrha Zljebova je dar_eflektiraju svjetlosne zrake i tako stvore vidljivu razliku izmedu uod-trog i parnogdijela. Naime, zbog refleksije svjetlosnih zraka, parni dio vodokaznog s6kla j;srebrnaste boje, a vodeni je dio tamne boje.
Za ve1e tlakove pokazivadi razine izvode se s liskunskim listidima kroz kojese promatra nivo. Prednost liskuna je njegova ve6a kemijska i termidka otpornostte ve(a postojanost pri promjenama temperature.
Pokazivadi razine s listidima liskuna mogu biti izvedeni tako da se postavljajuiza ravnih debelih stakla na vodnoj strani, ili bez stakla, s debljim plodicimaliskuna koje su udvr5iene u posebni delidni okvir.
tId
r r57
Sl. 9.13. Pokazivai razineLegenda: l-spojni prostor, 2-termootporno staklo, 3Jampa za osvjetljavanje, 4-zaslon,5-spoj na parni prostor, 6-spoj na vodeni prostor
r58
Sl. 9.14. Spu5teni pokazivad razineLegenda: l-vodokazno staklo, 2-zaporna teku6ina, 3-spoj na vodeni prostor, 4-spoj na parniprostor, 5-kondenzna posuda, 6-spoj na parni prostor, 7-Larulje
Listi6i liskuna spredavaju izravni dodir vode iz parnog bubnja sa staklom,koje s vremenom tamni zbog alkalidnog djelovanja vode pa se.tesko raspoznajevisina razine. osim toga, kemijskim djelovanjem vode staklo se postepeno otapai tako stanjuje.
Pokazivadi razine s liskunskim listiiima osvjetljavaju se lampom postavljenomispod ili iznad vodne linije, jer se odbijanjem svjetlosti o vodnu liniju dobijesvijetla crta razine vode. Kod vodoravnog osvjetljenja parni bi i vodni prostorimao istu boju. Neki pokazivadi razine uopie nemaju staklo, vei samo debljeplodice liskuna, koje su s pomo6u vijka udvr5iene u delidni okvir.
Kod ve6ih generatora pare desto je zbog bolje i neposrednije kontrole nuZnougraditi tzv. spuStene pokazivaie tazine, da bi bili uvijek dostupni radi kontroles pozicije na kojoj se nalazi pogonsko osoblje. Princip rada je da se u jednomstupcu nalazi konstantna razina vode (kondenzata), a u drugom varira paralelnos nivoom u bubnju. Na dnu spustenog vodokaza umetnuta je zaporna teku6inave6e gustoie od vode (npr. Ziva), dija se razina u kontrolnom dijelu mijenjausporedo s promjenom visine vodnog prostora pa se na taj nadin indirektnopromatra i promjena razine u parnom bubnju.
159
9.4.2. Manometri
Radi lokalne kontrole tlaka na pojedinim dijelovima generatora pare koristese manometri,diji je broj i raspored odreden zakonskim propisima. Manometarobvezno mora biti ugraden na parnom prostoru parnog bubnja (sabirnika pare),a ugraduju se jo5 na izlazu iz pregrijada i na ulazu u zagrijad vode.
Na mjernoj skali manometra mora biti vidljivo, crvenom crtom, oznadenmaksimalni radni tlak, na kojemu se otvara sigurnosni ventil.
Kod generatora pare koriste se manometri sa zakrivljenom (tzv. Bourdono-vom) cijevi, koja'se zaniie tlakove izraduje od mesinga, a za vise od nerdaju6egdelika. Da bi se sprijedio izravan dodir pare visoke temperature s mjernim dijelo-vima manometra (Broudonovom cijevi), on se spaja s radnim prostorom zakrivlje-nom cijevi, odnosno petljom u kojoj se para hladi i kondenzira, dime se spredavajunetodnosti u mjerenju i oste6enja. Tolerancija takvih manometara pribliZno je l%.
Spoj manometra s prikljudnom (zakrivljenom) cijevi izvodi se s pomodu tro-stranog pipca, kojim se manometar u radu moZe isprazniti i iz njega ispustitieventualne nedisto6e ili se preko njega moZe ugraditi dodatni kontrolni manometarradi kontrole ispravnosti postoje6eg.
9.4.3. Termometri
za mjerenje temperature radnih medija kod generatora pare najdesie sekoriste termoelementi iz bakra i konstantana te i,eljeza i konstantana, i za kon-trolna i precizna mjerenja koriste se stakleni termometri sa Zivom i plinskimpunjenjem ili termometri od kvarcnog stakla sa Zivom.
9.5. GRUBA ARMATURA
Gruboj armaturi generatora pare pripadaju uglavnom uretlaji koji su namije-njeni posluZivanju vodova dimnih plinova i zraka za izgaranje. To su ulazni otvoriza dovjeka, otvori za promatranje, eksplozijski otvori, zaklopke u dimnim i zrat-nim kanalima te propuhivadi dade.
otvori za ulazak dovjeka izraduju se radi vizualnog pregleda pojedinih dije-lova generatora pare odnosno ogrjevnih povr5ina.
otvori za promatanje uglavnom se postavljaju na loZisnom prostoru i sluzeza kontrolu plamena odnosno izgaranja. Eksplozijski otvori sluZe radi za$titedimnog prostora i kanala od prevelikog porasta tlaka u njima. U takvim sludaje-vima oni se otvaraju i ispu5taju dio dimnih plinova u okolinu. Eksplozijski otvorimogu biti izvedeni s oprugama ili membranama.
Zategulacliu strujanja zrakai dimnih plinova sluZe zaklopke (leptiri) s okret-nim kretanjem ili zasunski organi s translatornim kretanjem.
Da bi se ogrjevne povrsine odrZavale u sto dis6em stanju, kako bi efikasnoudovoljavale svojoj funkciji, nuzno je u toku rada s dimne strane i s pomodupropuhivada dade odstranjivati naslage dade i pepela.
160
, K1o radni medij, kojim se propuhuju ogrjevne povrsine, mogu posluziti zas!6era ili pregrijana para, komprimirani zrak ili voda. Efekt dis-enja postiZe semlazom, a on je efikasniji Sto je veia njegova brzina na izlazt iz mliznica propu-hivada.
Propuhivadi dade ugraduju se na prikladnim pozicijama, izmedu pojedinihdijelova ogrjevnih povriina, tako da svojim gibanJem (uzduznim I rotacilshm;obuhvate Sto ve6i dio tih povrSina u procesu di56enja.
Prema konstrukciji, propuhivadi dade se u osnovi mogu podijeliti na fiksne iizvla(e& (teleskopske).
Fiksni propuhivaii iade (slika 9.15) ugra<tuju se u dimne prolaze, gdje suniZe temperature (250-709 "c), sro omoguiuje da njihov radni dio (cijev sa sap-nicama) bude stalno u dodiru s dimnim plinovima. U toku rada oni'se ne gibajuu uzduZnom smjeru, ve6 samo kruZno. Za njihovo rotacijsko gibanje -Jz" ,"koristiti rudni ili elektromotorni pogon. Radna cijev takvog p.oprrhirrudu mora seizradivati od materijala koji je otporan na visoke tempeiature; najdes6e je tospecijalna legura silicija, kroma i aluminija (tzv. sikromal).
Da bi se zastitio materijal cijevi propuhivada od pregrijavanja u vrijeme kadaon ne radi, tj. kada kroz njega ne struji radni medij koji ujedno hladi, ponekadse kroz njega propusta neka kolidina zraka, da bi se s pomoiu njega hlidito.
Sl. 9.15. Fiksni rotacijski propuhivad dadeLegenda: l-dovod pare, 2-parni ventil,6-zupdasti prijenos, 7-spojnica, 8-ozid
3-radna cijev, 4-mlaznica, 5-pogonski landanik,
161
Izvla(eei ili teleskopski propuhivadi dade (slika 9.16) sluie za di5denje cijeviloZi5nih ekrana ili pregrijada pare gdje vladaju visoke temperature dimnih plinovapa je radnu cijev sa sapnicama, dok propuhivad ne radi, nuZno izvuei izvanizravnog kontakta s dimnim plinovima. Takvi propuhivadi imaju uzduZno i rotacij-sko gibanje radne cijevi.
PRESJEK A-A
St. 9.16. Teleskopski (izvlade6i) propuhivad dadeLegenda: l-dovod pare, 2-teleskopska cijev, 3-mlaznica, 4.ond (u;olaclja), 5-pogonski landanik
162
Sl. 9,17. Vi5emlazni rotacijski propuhivad dade
Udestalost i trajanje propuhivanja ovisi o intenzitetu zaprljanja i vrsti naslagakoje se stvaraju na ogrjevnim povr5inama, a to se u pogonu najde5ie odredujeod sludaja do sludaja, na temelju iskustva i praienja stvarnog stanja.
Posljedica destog propuhivanja je preveliki utro5ak radnog medija (najde56eje to para), a ako se propuhuje prerijetko, nastupaju gubici zbog smanjenjakoeficijenata prijenosa topline, odnosno porasta temperature izlaznih dimnih pli-nova, a time i sniZenja ukupnog stupnja iskoristivosti generatora pare.
Slika 9.17. prikazuje vi5emlazni rotacijski propuhivad dade koji je pogonjenpomodu elektromotora.
163
10. SISTEM ZA GORIVOUredaji sistema .za gorivo imaju zadata.! {1 nrinreme i osiguraju izgaranje
g::liii^11"in koji 6e omoguiiti njegovo najboljeiskbristenje,, Jrtudu ra"rantjl-uma pogona.
.Izgatanie je sloZen proces koji se zbiva u vi5e faza kroz koje prolazi desticag9tiY3 prij.e nego potpuno izgori. Ako je gorivo tekuie, proces izgaianjase sastojiod sljede6ih faza: mijesanja sa zrakom, iagrijavanja. iriuruuunii, termidkog rai_laganja, stvaranja zapaljive smjese, paljenja i izgaiaiia. Svaka f-aza ima biranutjecaj.na odvijanje procesa izgarcnji, odnosno, ato uvletr za neku od njih nisuzadovoljeni, izgaranje ne6e biti potpuno.
. Jedan od najbitnijih .preduvjeta za potpuno ugaranje je dobro rasprsivanjegoriva, dija kvaliteta najvi5e ovisi o:
I' nadinu. rasprsivanja (raspriiva,nje pod tlakom goriva, rasprlivanje parom ilikomprimiranim zrakom, raspr5ivanje centrifugato- iilo-),
2. konstruktivnim karakteristikama sapnice za rispr5ivanje,3. viskoznosti goriva,4. povr5inskoj napetosti goriva.
10.1. RASPRSIVANJE TEKUCEG GORIVA
Rasprsivanje je pretvaranje mlaza tekuieg goriva u sitne kapljice da bi seomoguiilo Sto efikasnije mijesanje goriva sa ziukom u vremenu koj" i.rrurno urealnim uvjetima za izgaranje unutar loZi5ta.
. To je proces koji nastaje kao posljedica trenja izmedu tekudeg goriva i plinskesmjese koja ga okruzuje, a zbiva se kada je uik zbog sile tr"rr]i ve6i od tlakazbog povrSinske napetosti, koja je posljedila djelovan]a medumolekularnih sila(kohezije). Kod rasprsivanja goriva potiebno je, osim ioga, svladati otpore zbogdjelovanja viskoznosti, odnosno sile trenja pri medusobnJm'mijenjanju ietativno!poloZaja pojedinih destica goriva.
Prema tome, za raspriivanje je nuZno trositi odredenu energiju , a za po(etaktreba svladati tlak zbo.g-djelovanja povrsinske napetosti destice!o.iuu, koli se, upojednostavljenom obliku, mole iziaziti Laplaceovim izrazom "
o
a (10- 1 )
16s
P t : 4 lPal
gdje je p,,lPal unutarnji tlak destice goriva kao funkcija kohezijskih sila, a[N/m]je povr5inska napetost, a d [m] promjer destice goriva.
Velidina vanjskog tlaka koji nastaje zbog otpora trenja gibanju destice (kap-ljice) goriva kroz medij koji je okruZuje jednaka je
gdje je r/ koeficijent otpora gibanja destice goriva, p [kg/ml je gusto6a medijakoji okruZuje desticu goriva, a v [m/s] relativna brzina destice u odnosu na okolnimedij (plinsku smjesu).
Iz prethodnog obja5njenja proizlazi da se raspr5ivanje zbiva kada je pr) pr,a maksimalna dimenzija destice slijedi iz jednakosti pt : pz, odnosno
Pz: { el V^t
, o v 2+ a : v Q T
iz tega je
, 8 0d - : f f i [ m ]
d-"" = -q [mm]
(r0-2)
(10-3)
(10-4)
(10-s)
(10-6)
Ako se u prethodnu jednadZbu uvrste konkretne vrijednosti za povrSinskunapetost loZivog ulja o:0,03 [N/m] i za koeficijent otpora plinske smjese r!:0,4,dobiva se pojednostavljeni izraz za maksimalni promjer destice goriva, odnosno
To je izraz koji vrijedi op6enito za raspr5ivanje tekuieg goriva (ioZivog ulja).Promjer raspr5ene destice goriva je, prema tome, obrnuto razmjeran gusto6i plin-ske smjese, odnosno sredine u kojoj se ona giba, te kvadratu relativne brzinedestice u odnosu na okolni medij .
1) Za raspr5ivanje samim tlakom goriva, odnosno zbog razllke tlaka Ap izmedutlaka goriva i tlaka u prostoru loZi5ta, iz Bernoullieve jednadZbe slijedi da jebrzina destice goriva jednaka
, : rW t : ]gdje je p koeficijent strujanja kroz mlaznicu, A,p [Pa] razlika tlaka goriva i tlakau loZiSnom prostoru, a pr" [kg/m3] gusto6a goriva.
Buduii da je tlak ispred mlaznice znatno ve6i od tlaka u loZi5tu, moZe seuzeti da je Lp = p, & uzimaju6i u obzir gusto6u goriva Or_u:960 kg/m3, gusto6umedija koji okruZuje desticu goriva e:1,0 kg/m3 i koeficijent strujanja kroz mla-znicu cp:0,6, iz prethodnih jednadLbiproizlaziizrazza maksimalni promjer desticegoriva u ovisnosti o tlaku, odnosno
166
,-".:Y [mm]gdje je p [Pu] tlak goriva ispred mlaznice.
2) Ako se raspr5uje gorivo parom, u izvedeni izraz za maksimalni promjer desticegoriva moZe se, umjesto relativne brzine destice u odnosu ni okoini medij,uvrstiti brzina pare koja nastaje njezinom ekspanzijom. pretpostavljajuii adi-jabatsku ekspanziju, proizlazi da je brzina strulanli vodene pare
(10-7)
(10 - 8)
(10-e)
10- 11)
(10-12)
v = q\EE t+]gdje je p koeficijent strujanja kroz mlaznicu, a Al [J/kg] adijabatski toplinski padpare pri raspr5ivanju goriva.
Uzimajuii u obzir_preth.odne izraze (r0-5) i (10-g), uz koeficijent strujanjakroz mlaznicu e- 0,85, proizlazi d.a je maksimalni p.o-j". destice goriva
d^ :H [m-]
. Ovdje treba napomenuti da se stvarni raspoloZivi toplinski pad pare u realnimuvjetima ne zbiva adijabatski, ve6 politropski, pa je i promjer destice goriva nestoveii.
3) Kod _raspriivanja goriva komprimiranim zrakom vrijedi isti pristup kao kodrasprsivanja parom, pa je brzina strujanja zraka koji nastaje ekspinzijom uzpad tlaka Ap jednaka
. . - - 1 l 2 T p, : p u o ( 1 0 _ 1 0 )
a najvedi promjer e"r,i." goriva, uz koeficijen t q:0,g7,jednak je
a*"":ffi [-mJgdje je Ap [Pa] pad tlaka zraka za raspriivanje.
4) {og raspriivanja goriva djelovanjem centrifugalne sile, tj. u rotacijskim gorio-ligi*], najvedi promjer destice moze se odrecliti iz preihoano izvedenog Lruru(10-s)
d,-:4 [-,n]
Qfi.e.za u [m/s] treba uvrstiti velidinu srednje brzine gibanja destice goriva urotacijskim gorionicima, kao rezultantu obodne I atriluin" bizine, kojiovisi obrzini rotacije i geometrijskom obliku rotiraju6eg raspi5ivada.
Tt"_bu naglasiti da su prethodni izrazi za odredivanje velidine destica goriva,za pojedine nadine raspr5ivanja, utemeljeni na pojednostavljenim teoretskim raz-
167
matranjima, pa se takvi mogu uzimati samo pri kvalitativnom usporedivanju. Samproces rasprSivanja vrlo je sloZen i uvjetovan je mnogim iskustvenim vrijednostimai konstruktivnim rje5enjima, pa se tu ne moZe dati njihova teoretska matematskainterpretacija koja bi potpuno definirala raspr5ivanje
Kvaliteta raspriivanja bitno utjede na efikasnost izgaranja. Sto je raspr5ivanjefinije, isparavanje destica je brLe, pa je i mije5anje sa zrakom kvalitetnije, aizgaranje efikasnije. PoZeljno je da se zagrijavanje, isparavanje i izgaranje budeSto kra6e. Naime, ako je razmak izmedu isparavanja i zapaljenja prevelik, nastajetermidko razlaganje ugljikovodika, pa se elementarni ugljik izluduje u oblikukoksa ako su dBstice goriva jo5 u tekuiem stanju, ili kao dada ako su kapljicepre3le u plinovito stanje, ali se zbog nedostatka zraka nisu zapalile dovoljno brzo.
Ovisno o radnim uvjetima i zahtjevima pogona, treba da se izabere optimalannadin rasprSivanja goriva.
10.2. GORIONICI ZA TEKUCE GORIVO
Gorionici se u osnovi dijele prema nadinu kojim se postiZe raspr5ivanje goriva.
10.2.L Gorionici s raspr5ivanjem tlakom goriva
Ti gorionici zovu se jo5 i mehanidki il i tladni gorionici. Princip njihova djelo-vanja je taj da gorivo pod tlakom ulazi kroz tangencijalne kanale u vrtloZnukomoru gdje dobiva rotacijsko gibanje, a nakon toga, u obliku Supljeg sto5ca,izlazikroz sapnicu u loZi5te (slika 10.1, 10.2).
Zbog velike brzine, kojom se gorivo kre6e uz stijenke vrtloZne komore iizlaznog otvora, destice goriva jako se vrtloZe unutar same mase goriva, tako da
Glava tladnog rasprskada
i
l lI
I
Sl. f0.2. Presjek kroz tladni rasprskad gorivalzvor: 10,254
se na izlazu iz otvora,vrtroZne komore zbog djelovanja centrifugalne sile pojedinedestice c.o.i.uu rastavliaju jedna od druge i*naitavljaju se dalje iotacijski gibati naulazu u loZi5te.
rzlaznije stozac goriva.iz sapnice supalj zbog toga sto se u vrtloZnoj komoristvara vrtlog s nekom obodnom brzinom ,, toli-rtilidi zakon zr = konst. U osivrtloga, gdje je r:0, trebala bi obodna brzina lr uitr uestonadno velika, sto nijemogu6e, pa se u osi ne nalazi gorivo,.vei jezgrazraka. promjer te jezgie ovisi'oaksijalnoj i.obodnoj brztnimlaza goriva, o..e"1u ovisi i kut rasprsivanja. Taj jekut, pod kojim se gibaju destice go.iuu u loZiite, izmedu 60. i 10otrza ve6e (gravne)generatore pare, a obidno je manji kod pomo6nih generatora pare manje!'tapa_citeta.
cestice koje nastaju rasprskavanjem goriva nemaju isti promjer. velidina jerasprienih destica od 10 do 200 mikrometira.Iskustvena relacija za najve6u velidinu destice rasprsenog goriva ima oblik
d ^ o : f f i r ^ ^ l
gdie 11 a[N/m] povr5inska napetost destice .go:ua, d, [mm] promjer sapnicev [m2lsl kinematska viskoznost goriua, p [kg/m3] gusto6i goriuu, a Ap [N/mr]razlika tlaka na ulazu i izlazu iz Japnice.
-
vidljivo je da se destica poveiava usporedo spove6anjem napetosti, promjerasapnice, kinematske viskoznosti i gustoie, a smanjuje kad se pou"'euuu tlak rasprsi_vanja.
-Tlak goriva u tim gorionicima je izmedu 7 i 30 bara. Kad je trak goriva niZine dobiju se dovoljno sitne destice, a kad je visi nurtu;" piirremi u izvedbi ipoveiava se potro5nja energije za pogon pumpi.
(10- 13)
t69
Efikasno rasprSivanje goriva postiZe se kod viskoznosti od pribliZno 20 ' t0-6
do 40. 10-6 m2ls (3 do 5 ' E). Da bi se to postiglo, gorivo je potrebno predzagri-javati. Ovisno o njegovoj kvaliteti, temperatura predzagrijavanja obidno je od
tOO ao 130'C. Kod ve6eg zagrijavanja prijeti opasnost od razlaganja (krekiranja)
goriva, kad se izluduje ugljik, koji se naizlazu iz sapnice zapete i stvara naslage
koksa koje ometaju pravilno raspr5ivanje goriva'Kvaliteta raspr5ivanja goriva znatno ovisi o stanju gorionika, a najvi5e o
tangencijalnim kanalima i izlaznom otvoru vrtloZne komore. U toku vremena,
zbog djelovanja abrazije, pro5iruju se kanali i izlazni otvori, pa je raspr5ivanje
sve lo5ije. Tada treba zamijeniti umetak s vrtloZnom komorom.Kad imamo isti izlazni otvor i istu viskoznost goriva, kolidina goriva je propor-
cionalna drugom korijenu njegova tlaka pa, ako se uzme u obzir uobidajeni raspon
tlaka (7 do 30 bara) , proizlazi da je podrudje regulacije gorionika u omjeru do
| :2 s raspr5ivanjem tlakom goriva.Vede podrudje regulacije rada generatora pare s takvim gorionicima omogu-
6uje se ugradnjom vi5e gorionika i njihovim ukljudivanjem ili iskljudivanjem iz
rada, ovisno o potrebama.Kao jto je vei redeno, promjenom tlaka mijenja se kut izlaznog sto5ca goriva,
koji znatno utjede na kvalitetu mijeianja sa zrakom. Budu6i da je pri omjeru
regulacije 1 : 2 promjena izlaznog sto5ca goriva relativno mala, pogor5anje izgara-nja nije znatno.
Ve6e podrudje regulacije kod gorionika s rasprskavanjem pomo6u tlaka goriva
postiZe se izvedbama s povratnim vodom (slika 10.3), u kojemu se tlak regulira
duZina gorionika
ta. ilTi*r}loz
tla(ni rasprskad goriva s powatnim vodom
ventilom na povratnom cjevovodu, dime se tlak goriva u gorioniku odrZava pri-
bliZno konstantnim. Prednost mu je to Sto je dovod u vrtloZnu komoru pribliZno
konstantan, pa je vrtloZenje i raspr$ivanje jednakomjerno. Dio goriva koje se
dovodi u gorionik se tro5i, a dio se povratnim vodom vra6a u dnevni spremnik ili
u recirkulacijski sistem. Raspon regulacije je do 1 : 4.
17o
t t it) tl
10.2.2. Gorionici s rasprsivanjem komprimiranim 2rakom
u tim se gorionicima rasprsivanje goriva pospjesuje komprimiranim zrakomi"n:f "T.::,9f"1*]9.,ggl:,9.,,r,"o'o;ruk";;uk;;;iil'"";';t'iJiilr#6i#10. 4),
-srednj^etladng i . visokotladne- gorionike i;i,k"' 1dl ;i.
i:'"tt: j ":: "i::. ::: ^',", -'louluni :,-, r'utu uJi iJ' aruin" s mr azom goriva
lr:i:::"":LTl?,:1'l',::":i::1..-o lli'hrrakova s;;";.-p;;.:.'..e"i".i".'Jlefikasno raspr3ivanj-e, je u omjeru Oo i , O.
ulaz ul.ia
regulacija zraka konlrolno staklo
stladeni zrak
II
f ina regulacija
sl. 10.4.Gorionik s raspr5ivanjem goriva pomoiuniskotladnog zrakaImor : 8 ,220
Sl. 10.5. Gorionik s rasprlivanjem goriva.pomo6uvisokotladnog zrakalzvor: 8, 221
Gorionici s raspr5ivanjem komprimiranim zrakom imaju i odredene nedo-statke zbog kojih se ne upotrebljavaju desto.
U radu su vrlo budni zbog strujanja i ekspanzije zraka. Zapalienje gorivaneSto kasni zbog hladenja, 5to je posljedica ekspanzije ztaka. Za rad takvihgorionika treba imati kompromirani zrak; dakle, kompresor koji troii energiju.
10.2.3. Gorionici s raspr5ivaniem vodenom parom
Pri koriStenju vodene pare, kao pomoinog medija za pospje5ivanje raspr5iva-nja goriva, razlikuju se, u principu, dva tipa gorionika:1. gorionici s unutarnjim mije5anjem vodene pare i goriva,2. gorionici s vanjskim mije5anjem vodene pare i goriva.
Danas se, zbog svojih prednosti, uglavnom koriste gorionici s unutarnjimmije5anjem, gdje se gorivo i para mije5aju prije raspr5ivanja, injektorskim djelo-vanjem vodene pare te vrtloZnim strujanjem.
U gorionicima s vanjskim mijeSanjem gorivo se rasprSuje djelovanjem mlazavodene pare koja se nastrujava okomito na mlaz goriva izvan gorionika, odnosnona ulazu u loZiSte.
Najde56i tip gorionika s unutarnjim mijeSanjem pare i goriva ie tzv. tip >>Y<<,koji je takvo ime dobio zbog oblika kanala unutar glave raspr5ivada.
Para koja se s gorivom mije5a u izlaznoj sapnici raspr5ivada djeluje na razbi-janje i ubrzavanje mlaza goriva, a izlazne destice goriva dalje se usitnjavajunaknadnom ekspanzijom pare na ulazu u loZi5te. PotroSnja pare je otprilike 5%od kolidine rasprSenog goriva. Regulacijsko je podrudje takvih gorionika, tz efi-kasno raspr5ivanje, do omjera 1 : 6. Velidina rasprienih destica goriva je izmedu60 i 100 mikrometara, za razliku od tladnih raspr5ivada, gdje je velidina otprilike150 mikrometara, i to samo pri potpunome optere6enju. Stoga je zbog efikasnijegmijesanja sa zrakom mogude izgaranje s manjim pretidkom zraka, Sto izravnoutjede na pove6anje stupnja iskoristivosti generatora pare.
Zbog svojih osobina gorionici s raspr5ivanjem parom pogodni su za kori5tenjeloZivih ulja s ve6om gustoiom i viskoznoSdu, odnosno za pogon u teZim radnimuvjetima.
ttil
*
;
Sl. 10.6. Glava gorionika s rasprSivanjem pomo6u pare
r72
tt
I10.2.4. Gorionici s rasprsivanjem djerovanjem centrifugalne sile
. RasPr5ivanje djelovanjem centrifugalne sile obavlja se u rotacijskim gorioni-cima (slika 10.7), gdje se gorivo raspr5uje zbograzlititih brzina stiujanjidesticagoriva u filmskom sloju i destica zraka koji ga okruZuje.
St. 10.7. Rotacijski gorionikLegenda: l-Salica, 2-dovod goriva, 3-elektromotor, 4-ventilator za primarni zrak, 5-regulacij-ska klapna zrakalzvor:6. 126
Gorivo se dovodi u konusnu salicu koja se okreie (najdesde od 5000 do g000l/min), a ima oblik skradenog stoica veiim promjerom okrenutim prema loZistu.zbog rotacije Salice i njezinog oblika, gorivo dobiva dvije komponente gibanja:rotacijsko i aksijalno u smje.ru otvorenog dijela Salice prema loZistu. Za oiretaijeSalice sluZi elektromotor koji ujedno okre6e ugradeni ventilator za primarni zrak.zrak se dovodi oko izlaznog ruba salice i presijecanjem filmskog mlaza gorivapospjesuje njegovo rasprsivanje te omogu6uje podetno izgaranje. preostali dioztaka za izgaranje dovodi se posebnim koncentridnim kanalima oko izlaznos ko-nusa raspr5ivada.
Prednosti rotacijskih gorionika su:1. mogu6nost koriStenja teZih i manje kvalitetnih goriva,2. Siroko podrudje regulacije (do omjera 1:g),
I
r73
IIi
,{
3 .
4.
efikasno rasfr5ivanje uz ve6u viskoznost goriva pa je potrebno manje predza-grijavanje (60-80 'C), jer se gorivo dodatno zagrijava prolazom kroz rotiraju6uSalicu zbog zra(enja iz loLiita,manji tlak goriva koje se dovodi u gorionik (oko 1 bar).
Nedostaci su:1. postojanje rotirajuiih dijelova i veia mogu6nost kvara,2. nemogu6nost rada bez pogonske energije koja pokrede rotirajuiu Salicu,3. uzrokuje znatnu buku,4. uvjetuje veii otvor za ugradnju u zidu loZi5ta,5. zbog relativno vele izloLene povr5ine podloZan je veiem o5teienju uslijed
djelovanja izravnog zra(enjaizloLiita, a takoder i koksanju na izlaznoj Salici.Zbog Sirokog podrudja regulacije i tendencije da se za loZenje generatora
pare koriste sve nekvalitetnija goriva, takvi gorionici sve se viSe primjenjuju.
10.2.5. Pomo6ni dijelovi gorionika
Da bi gorionici mogli normalno raditi na njima mora biti,uz ostalo, predvi-deno nekoliko dinilaca.L. Zadriivai plamena (impeler) ima zadatak da sprijedava prekid plamena na
mjestu naleta zraka. Obidno se sastoji od tanjuraste plode, smje5tene na vrhugorionika, s radijalnim prolazima za zrak izvedenim tako da pospje5uju vrtlo-Lenje zraka pri ulasku u loZi5te. U njegovom >>mrtvom<< prostoru omogu6enoje paljenje plamena a da on ne bude uga5en ili odne5en strujom zraka.
2. Uredaj za privod zraka (registar zraka) sastoji se od pomidnih regulacijskihzaklopki smje3tenih u kuii5tu gorionika, koje, osim Sto reguliraju kolidinuprivedenog zraka, uvjetuju njezino vrtloZenje radi pospje5ivanja mije5anja sgorivom. Razlikuju se dvije glavne izvedbe: s radijalnim i s aksijalnim lopati-cama. Prilagodbom poloi.aja lopatica mijenja se potrebna promjena kolidineprivedenog zraka za izgaranje.
3. Ureilaj za zapaljenje goriva sluLi za podetno zapaljenje raspr5enog goriva. Kodstarijih izvedbi uredaj se obidno jednostavno sastojao od otvora za unaSanjebaklje s pomoiu koje se gorivo upalilo. SavrSenije izvedbe imaju to izvedenoelektrodama, diji je rad ukljuden u program automatskog potpaljivanja.
4. Povratna zaklopka postavljena je na otvoru za umetanje rasprSivada, a imazadatak da pri njegovu izvladenju zatvori otvor i sprijedi izbijanje plamena izloZiSta.
5. Uretlaj za blokiranje goriva pri vailenju raspr5ivata ima zadatak da osigurazatvaranje dovoda goriva prije vadenja raspr5ivada. To je nuZno da bi seonemogudila gre5ka i da prilikom vadenja raspriivada gorivo ne bi curilo uokolni prostor, Sto bi moglo izazvati poLar. Taj je sistem obidno izveden spomodu slavine na dovodnom vodu goriva, koja se otvara polugom, a u otvo-renu poloZaju mehanidki onemogu6uje izvladenje raspr5ivada. Ako raspr5ivadZelimo izvuli, polugu je potrebno pomaknuti ustranu, pri demu se zatvaradovod goriva. Izgled kompletnog gorionika s pomo6nim uredajima prikazan jena slici 10.8.
Lt4
Sl. 10.8. Izgled kompletnog gorionika s pomodnim uredajimalmor: 21. 33
10.3. UREDAJI ZA PRIPREMU I OPSKRBU GORIVOM
. Na slici 10.9 pikazana je shema kompretnog sistema za opskrbu i pripremug!ri-v_a. Gorivo je na brodu obidno smjesteno u posebnim tankovima'dvodna,odakle se posebnom pumpom prebacuje u potroSne ili tzv. dnevne spremnike. Dabi-se gorivo moglo transportirati cijevima, nuZno je da se zagrijavado temperatureod otprilike 40 "c. u tankovima dvodna to se iini . po--oeu spiralnih grijalicaoko usisa (tzv. Stedne grijalice), dok se u dnevnim spremnicima grije siiratnimgrijalicama poloZenih na dnu, koje zagrijavaju cjelokupnu kolidinu gorivi nisko-tladnom vodenom parom.
- ugraduju se obidno dva dnevna spremnika, a svaki ima kapacitet dovoljanza dvanaestosatni kontinuirani rad svih gorionika s maksimalnom tolidino- goriuu.Iz jednog se dnevnog.spremnika gorivo trosi, a u drugom se priprema, odnosnopuni, taloZi se voda i eventualne nedistoie koje se pour"rn"no ispultaju krozprikljudak na dnu.
_ Kapacitet pumpe za prebacivanje je tolik da dnevni spremnik napuni otprilikeza 1 sat, da bi preostalo vrijeme ostalo za odjeljivanje i taloZenje.
. Iz dnevnih spremnika gorivo preuzimaju pumpe tako da ono najprije prolaziusisnim filterom, zatim pumpom, grijadem i uirni- filterom te tako pripremljenodolazi do gorionika. Glavni.tladni vod spojen je za usisnu stranu pumpe-posebnimregulacijskim ventilom koji vra6a visak goriva koje se ne trosi i 6ko odrzavakonstantan tlak ispred glavnog regulacijskog ventiia za gorivo. Tladni cjevovod
r75
Sl. 10.9. Shema sistema za pripremu i opskrbljivanje gorivomLegenda: 1-taloZni spremnik, 2-ventil,3-usisni filtar goriva, 4-prekretni ventil, 5-glavnapumpa goriva, 6-ventil, 7-odzradni ventil, S-ventil, 9-zratna posuda, l0-zagrijad goriva,1l-tladni filtar goriva, l2-ventil, 13-ventil, 14-brzozatvaraju6i ventil, l5-sabirnik, 16-ventil,l7-brzozatvataju6i ventil, l8-spoj fleksibilne cijevi za gorivo, l9-fleksibilna cijev, 20-priklju-dak na gorionik,2l-obllazni vod,22-ventil na obilaznom vodu,23-manometar,24-termomc-' tar,25-pumpa gorivaza potpaljivanje, 26-usisni ventil, 27-tladni ventil, 28-elektridni zagijai.goiva za potpaljivanje, 29-filtar goriva za potpaljivanje, 3O-ventil, 3l{ladni filtar, 32-termo-metar
goriva iza gorionika spojen je takoder za usisnu stranu pumpe tzv. obilaznimventilom ("by-pass"), koji je otvoren samo prije kretanja u pogon, kada se grijeditav sistem.
Radne pumpe, filtri i grijadi su dvostruki, odnosno sa L00 postotnom rezer-vom, da bi se osigurala stalnost rada. Pumpazaprebacivanje goriva iz dvodna udnevne spremnike moZe biti samo jedna jer radi diskontinuirano.
Osim spomenutih pumpi, desto je ugradena joS posebna pumpa za pokretanje,kojom se tladi gorivo za potpaljivanje (plinsko ulje), koje nije potrebno zagrijavati,ili ona tladi isto gorivo posebnom linijom, na kojoj je ugraden elektridni grijad.
Pumpe za gorivo su stapne s parnim pogonom, a de56e su zupdaste ili vijdane.Grijadi zagrijavaju gorivo na temperaturu potrebnu za postizanje traL.ene
viskoznosti goriva, ovisno o vrsti goriva i gorioniku. Temperatura zagrijavanja jeod 80 do 130'C.
Usisni filtri odstranjuju grublje, a tladni finije nedistoie.
176
10.4. oSNoVNI PoGoNSKI UVJETI ZA DoBRo RASPRSIvnTITI IZGARANJE
ovdje se navode glavni pogonski uvjeti koji su nuLni za dobro rasprsivanjei izgaranje goriva.L. OdrZavati vrh raspr5ivada distim. Gorionik koji nije u pogonu izvttliiz loZi5ta
da bi se sprijedilo koksanje goriva zaostalog u njemu.2. O5tedenja ili pro5irenje sapnica raspr5ivada imaju bitan utjecaj na efikasnost
rasprsivanja goriva. Stoga narodito treba paziti da se to ne dogodi prilikomdi56enja.
3. Aksijalni poloZaj gorionika u zidnom otvoru treba da bude podesen tako darubovi konusnog ulaza plamena ne udaraju u stijenke formiranog otvora. op-6enito vrijedi da gorivo manje viskoznosti dini uZi konidni mliz pa, prematome, rasprsivad moZe biti vi5e izvuden od loZista i obratno. osnovni problemkoji moZe nastati je da mlaz goriva dijelom udara u stijenke otvora, sto uzrokujekoksne naslage, pogorsanje mijesanja sa zrakom, nepotpuno izgaranje, aujedno i o5te6enje vatrostalne obloge otvora.
4. U radu valja nastojati upotrebljavati rasprsivad sa sto manjim promjerom sap-nica da bi se osigurao Sto veii tlak rasprsivanja. Takoder, treba voditi pogo.tsa Sto vi5e gorionika da bi se sprijedio ulaz nepotrebnom zraku kroz privodnekanale gorionika koji nije u radu.
5. odrzavati temperaturu goriva koja je potrebna za postizanje propisane visko-znosti goriva pri kojoj se za pojedinu vrstu gorionika postiZu optimalni uvjetiraspr5ivanja.
Sl. 10.10. Pogled s unutamje strane loZilta na krovno smjestene gorionikeIzvor: 22, 70
177
' -q+fi#fl ;EF;L..a - ;+ @+r.rjniilwmF+r,:=::!t:+wdi-S$w$
I
";l
_ -- t
.t ",
, . r_ j
" *
t\
-s4#Sl. 10.11. Pogled s unutarnje strane loZiSta na gorionike smjeitene na prednjoj strani
lzvor: 21,31
6. Treba znati da je Zuikastobijeli dim iz dimnjaka indikacija da je izgaranjegoriva izrazito loie (nedovoljno), dok je crni dim posljedica nepotpunogizga-ranja. Prema tome, opasniji je prvi sludaj jer se neizgoreno gorivo isparava,moZe stvoriti eksplozivnu smjesu pa se iskrom moZe izazvati i eksplozivnoizgaranje.
178
1 1. KONSTRUKCIJE BRODSKIHGENERATORA PARE
U ovom poglavlju daje se opis najznadajnijih i karakteristidnih izvedbi brod-skih generatora pare s njihovim najvaZnijim osobinama.
11.1. CILINDRICNI GENERATORI PARE
Cilindridni generatori pare najstarije su konstrukcije koje su se razvTle zabrodske uvjete rada, a danas se koriste jo5 samo za pomo6ne svrhe.
Izvedbe su im uglavnom dimnocijevne ili kombinirane (dimnocijevne/vodoci-jevne).
Isparivadke cijevi cilindridnih generatora pare su ravne, smje5tene izvan loZi5tai najdeSde uvaljane u cijevne plode.
osnovni im je nedostatak velik sadrZaj vode, zbog dega predstavljaju znatnuopasnost od eksplozije, jer se naglo moZe osloboditi velika kolidina akumuliranetopline. osim toga, sporo se dovode pod radni tlak koji zbog konstrukcije nemoZe biti visok (obidno je manji od 15 bara), a imaju i relativnu losu cirkuiaciiuvode.
Medutim, cilindridni generatori'pare imaju i dobrih strana. Zbog velikogsadrZaja vode i akumulirane topline, manje su osjetljivi na promjene optireienja.osim toga, zbogizvedbe isparivada (pristupadan zapregled i disienje) nisu mnogoosjetljivi na kvalitetu napojne vode.
Karakteristidan tip ove grupe generatora pare je tzv. "Skotski< kotao, koji
je jedna od prvih konstrukcija razvijenih za brodske uvjete rada (slika 11.1).Isparivad im se sastoji od vanjskog cilindra, plamenica, povratne komore i
dimnih cijevi. ovisno o kapacitetu, izvodili su se s jednom, dvije, tri ili detiriplamenice.
Plamenice su cilindridne i valovite, radi poveianja ogrjevne povr5ine i elastid-nosti kod kompenzacije toplinskih dilatacija.
D.a bi se preuzele velike sile zbog djelovanja unutarnjeg tlaka, ugraduju sekotve i spreZnjaci, koji medusobno povezuju suprotne ravne povr5ine (dela cilindrate ravne stijene povratne komore).
Konstrukcija im je masivna, kruta i glomazna. Medutim, manje su osjetljivina kvalitetu vode, jednostavni su i elastidni kod naglih promjena optereienja.
179
POGLED A
\PRES.JEK B-B\
POGLED ESl. 11.1. >Skotskk kotao s tri plamenicc
lzvor' . 6, l l l l37
U podetku su bili loZeni kvalitetnim vrstama ugljena, a kasnije su izvedbeprilagodene kori5tenju teku6eg goriva.
Najde56i radni tlak bio je od 10 do 13 bara (najvi5e do 20 bara).Temperature pregrijanja bile su u granicama od 250 do 300 "C (najvi3e do
350'C). Pregrijad pare bio je obidno smje5ten u skretnoj dimnoj komori ili uizlaznom dijelu dimnih cijevi (>Schmidtov" pregrijad).
Kao naknadna ogrjevna povr5ina najde56e se ugradivao cijevni zagrljat,zraka.
11.2. SEKCIJSKI GENERATORI PARE
Prvi i glavni proizvodad ovakvih konstrukcija generatora pare bila je engleskafirma >Babcock & Wilcox<, a najveii broj ih je izraden izmedu dvaju svjetskihratova. Danas se jo5 primjenjuju, ali se takvi, kao nove jedinice, vi5e ne izraduju.
180
SI. 11,2. Smje5taj cilindri6nih ("Skotskih") generatora pare na broduImot: 6, l l / l39
181
----t:z7:'
;7Y - ---.-/-//
Y;=;-
QJ--=-'
Sl. 11.3.a. Sekcijski generator pareIzvor: 6, lU78
lg2
PRES'EK B-B
St. 11.4. SmjeStaj sekcijskih generatorapare na brodulzvor: 6, lll87
Karakteristidni su po vodnim komorama koje su izvedene u obliku valovitihsekcija poloZenih u odnosu na okomicu pod kutem od pribliZno L5".
Komore su kvadratnog presjeka i njihova je izvedba ogranidenje za radni tlakdo pribliZno 50 bara.
Okomito na sekcijske komore uvaljane su konvektive isparivadke cijevi, iz-medu kojih je najde56e smje5ten pregrijad pare. Isparivadke cijevi su ravne pa suprikladne za pregled i unutarnje di56enje, Sto je omogu6eno revizijskim otvorimas poklopcima koji se nalaze na komorama, nasuprot otvoru za uvaljivanje cijevi.
LoZiSte je sa straZnje i s bodnih strana obloZeno ekranskim cijevima koje sublizu gorionika gdje postoji mogu6nost izravnog udaranja plamena u njih, pa sustoga obloZene vatrostalnom izolacijskom masom.
Ekranske cijevi se napajaju iz posebnih vodnih komora koje su s vodnimprostorom parnog bubnja povezane posebnim silaznim cijevima.
184
- Regulacija temperature pregrijanja najdesde je izvedena s pomoiu povrsin-skog_hladnjaka smjeStenog u vodnom dijelu parnog bubnja.
Kao naknadne ogrj-evne_ povrsine ugradivali su se zagrijadi vode ili zagrijaij-zraka. Da bi se smanjili gubici zratenja topline u okoliiru i debljina izoiaiiie,oplata je izvedena s dvostrukim stijenkama, izmedu kojih prolazi ziak prije utizau loZi5te.
- Gereratori pare takvih izvedbi gradili rr, ." ,'u kapacitete od 3 do 10 kg/s,radne tlakove od 10 do 50 bara i temperature pregrijanja od 300 do 475 oc.
Najde5ie su se dvije ili detiri takve zrcalno simetridne iedinice usradivale natrgovadkim i putnidkim brodovima, dok su se za ratne brodove rjede upotreblja-val l .
Prednosti takvih izvedbi je jednostavnost konstrukcije, pouzdanost u pogonute pristupadnost za pregled i odrZavanje.
Na slici 11.3. prlkazan je presjek sekcijskog generatora pare s ugradenimpregrijadem parg i zagrijadem vode.
slika 11.4. prikazuje smjestaj detiri sekcijska generatora pare na brodu.Nedostatak im je relativno velika masa ugradenog materijala, osjetljivost na
poreme6aje u cirkulaciji prilikom promjena optere6enja i osjetijivost kodiretanjau pogon zbog neravnomjernih toplinskih dilatacija, zbog dega je potrebno pb-stupno i duZe zagrijavanje.
11.3. GENERATORI PARE S TRI ILI CETIRI BUBNJA
-. Ka_rakteristidni predstavnici tih izvedbi su konstrukcije koje je uvela engleskafirma >Yarrow< (slika 11.5).
To su vodocijevni generatori pare tipidne brodske konstrukcije koji su sepodeli upotrebljavati nakon prvog svjetskog rata, narodito na brodovirna ratnemornarice.
_ _ Irug konstrukcije tih generatora pare bile su s jednim parnim i dva vodnabubnja koji su medusobno bili povezani ravnim cijevima... Zbog toga im je osnovni nedostatak bio loia kompenzacija toplinskih dilata-
cija samih cijevi i teskoie zbog neradijalnog spajanja illevi ni buLnjevima.Novije konstrukcije imaju zakrivljene cijevi radijalno spojene na bubnjevima.
Izvodili su se najdesie s dvoprolaznim dimnim kanalima, a u jednome je smjestenpregrijad pare. Na taj nadin omogu6ena je regulacija temperiture pregrijani pares pomo6u dimnih klapni, kojima se dimni plinovi usmjerivaju nalednuili diugustranu, a time i kolidina topline koja se predaje pregrijadu.
U svoje doba odlikovali su se relativno velikim specifidnim optere6enjemogrjevne povrsine i velikim rasponom kapaciteta (pribliZnb od 3 do lakg/s). naonitlak najde56e je bio do 40 bara, a temperatura pregrijanja do 450 oC.
185
!!I
Sl. 11.5. >)Yarrow<< generator pare s detiri bubnialmor: 6, lll57
11.4. VODOCIJEVNI GENERATORI PARE TIPA "INTEGRAL"t
Generatori pare tipa >Integral< sa svojim razliditim izvedbama, koje premaprvobitnoj licenci tvrtke >Babcock & Wilcox< gradi vi5e svjetskih proizvodada,pripadaju vjerojatno najde5ie kori5tenim izvedbama za brodsku propulziju.
To su vodocijevni generatori pare s dva bubnja i strmo ili koso poloZenimisparivadkim cijevima. Imaju ekranizirano loZi5te, a kao naknadne ogrjevne po-vrSine ugraduju se zagrijad vode i zagriiat zraka.
Pregrijad pare smje5ten je izmedu prvog i drugog snopa konvektivnog ispari-vada.
186
11.6. >Integral( generator pare ("Babcock & Wilcox)lmor: 6, Ill23
Izvedba >Integral selectable<< ima pregrijad smjeSten samo u dijelu dimnogprolaza kroz snop isparivada. Na taj nadin je, usmjeravanjem strujanja dimnihplinova kroz prolaz gdje je smje5ten pregrijadki snop ili kroz dio gdje su samokonvektivne cijevi, omogu6ena regulacija temperature pregrijane pare.
Generator pare ima dvostruku oplatu, izmedu koje prolazi zrak prije ulaskau loZi5te. Na taj se nadin smanjuju debljina izolacije i gubici zratenja topline uokolinu.
Kod izvedbe gdje je pregrijadki snop smje3ten na ditavoj Sirini dimnogprolaza(slika 11.6), za regulaciju temperature pregrijane pare sluZi povr5inski hladnjaksmje5ten u vodnom bubnju.
Parni bubanj opremljen je unutarnjom opremom za djelotvorno odvajanjekapljica vode od izlazne pare, koja se sastoji od ciklonskih separatora i perforiraneparne oduzimne cijevi.
Efikasna cirkulacija vode omogu6ena je silaznim cijevima koje povezuju vodniprostor parnog bubnja te vodni bubanj i donje vodne komore ekrana. Uzlaznecijevi su ekranski i kompletan konvektivni snop.
Kapaciteti generatora pare >Integral< su od 5,5 do 22,5 kg/s, radni tlak od40 do B0 bara, a temperatura pregrijane pare od 450 do 510 oC. Temperaturanapojne vode najde56e je od 150 do 200 "C, a temperatura izlaznih dimnih plinovau granicama od 170 do L90'C.
11.5. GENERATORI PARE BEZ KONVEKTIVNOGISPARIVAETOC SNOPA
Zahtjeviza Sto ve6im kapacitetima i vi5im radnim parametrima (tlak i tempe-ratura pregrijane pare) uvjetovali su razvoj novih konstrukcija brodskih generatorapare, koji su karakteristidni prema krovno smje5tenim gorionicima i isparivadubez klasidnog konvektivnog snopa.
Nekoliko izvedbi takvih konstrukcija, koje je razvila firma >Deutsche Bab-cock<<, prikazano je na slici 1L.7.
To su generatori pare za glavne brodske svrhe (za propulziju), koji se najdeS6eugraduju na velikim tankerima u kombinaciji s jednim pomoinim generatorompare (slika 11.8).
LoZiSte je potpuno ekranizirano i najde5de membransko. Ekraniziran je idrugi dimni prolaz, u kojem su naknadne ogrjevne povrSine (pregrijad pare,medupregrijad i cijevni zagrijat, vode). Na izlazu dimnih plinova ugraduje sezagrijat, zraka, najde56e regenerativnog tipa (Lj ungstrom).
Isparivad dine ekranske cijevi loZi5ta i cijevi drugog dimnog prolaza. Dakle,nema klasidnog konventivnog snopa isparivada, pa se toplina isparivadu uglavnompredaje zradenjem. Potpuno ekranizirana izvedba ima znatnu prednost zbog rela-tivno niske temperature vanjske stijenke koju treba izolirati, Sto omogu6uje jed-nostavnu izolaciju (mineralna vuna), elastidnost u pogonu i brz dovod u radnireZim pri kretanju iz hladnog stanja.
188
Sl. 11.7. Izvedbe generatora pare s krovno smje5tenim gorionicimalzvor: 25, 132
- _._Ktguto smjesteni gorionici daju oblik putanji plamena i dimnih plinova uobliku slova >IJ<<, sto je takoder pogonska prednost. Naime, ve6a duZina plamenau, loZiStu omogu6uje duZi dodir i efikasnije mijesanje zraka s desticama goriva,dime.se postiie potpuno izgaranje kod malih pretidaka zraka (1. : 1,05),-a timei ve6i stupanj iskoristivosti.
- .Pregrijad pare, koji je smjesten u drugom dimnom prolazu, sastoji se oddvaju dijelova (primarnog i sekundarnog),lzmedu kojihle ugraden sistem zaregulaciju temperature pregrijane pare s rashladnikom u vodndm dijelu parnogbubnja.
Kod jedinica s velikim kapacitetom, koje imaju ugradeni medupregrijad pare,dr,ugi dimni prolaz podijeljen je na dvije strane; u jednoj je smjesten medupiegri-jad, a u drugoj ostale ogrjevne povr3ine. Time se omoguduje rid generatoru parepri manevriranju broda (voznja krmom), kada nije potrebno meclupregrijavanjejer se dimnim zaklopkama mote zatvoriti prolaz dimnih plinova pr"io -"cuptl-grijada i tako sprijediti oste6enje njegovih cijevi kada kroz njih ne prolazi pira.Pritom ostali dio drugog dimnog prolaza, gdje nema meclupregrijadkih cijevi,normalno radi.
Takve konstrukcije izvode se za kapacitete do pribliZno 35 kg/s, radni tlakdo 80 bara i temperaturu pregrijane pare do 515 .C.
Emajliranom izvedbom rotacijskog (regenerativnog) zagrijata zraka, koja jeotporna na djelovanje niskotemperaturne korozije, omogu6uje se pogon s izlainimtemperaturama dimnih plinova dak do 115 oc, dime se postiZe vrlo visok stupanjdjelovanja (do 9a%).
189
:_g/ .- - - i t - - - -
)*l-
Sl. 11.8. Smjeitaj glavnog i pomo6nog generatora pare na broduLegenda: l-glavni generator pare, 2-rotacijski zagrijad zraka, 3-ventilator, 4-pomodni gene-rator pare
Izvor: 30, 4
11.6. GENERATORI PARE TIPA "D"
Poznata svjetska tvrtka >Foster Wheeler.. razvilaje svoje moderne konstruk-cije brodskih generatora pare na temelju poznate tzv. >D< izvedbe, koja se jevrlo uspjesno uklopila u brodske uvjete pogona pa se desto primjenjuju s razliditimmodifikacijama, narodito kao glavne jedinice za proizvodnju pare za pogon propul-zijskih strojeva.
Nakon prvobitne izvedbe generatora pare >D<<, slijedili su noviji tipovi poznatipod nazivima
"ESD I<, >ESD II<, >ESD III<, >EDS IV< i >ESRD(.
Na slici 11.9. prikazan je presjek >Foster-Wheelerova< brodskog generatorapare tipa >D<. Svoj naziv dobio je zbog oblika koji je nalik na slovo D, pa jetakav prikladan za zrcalno-simetridnu ugradnju na brodovima s dvije, detiri ili vi5eistih jedinica, ovisno o potrebnom ukupnom kapacitetu.
. Sastoji se od parnog i vodnog bubnja, koji su medusobno povezani snopovimakonvektivnih isparivadkih cijevi. LoZiSte je ekranizirano, osim sa strane gorionikagdje je obloZeno vatrostalnom izolacijom. Pregrijad pare smje5ten je izmedu prvogi drugog konvektivnog snopa isparivada, a izveden je kao snop cijevi u oblikuslova >IJ<. Prvi konvektivni snop cijevi sastoji se od triju redova okomito smje5te-nih cijevi ve6eg promjera, koje, medu ostalim, imaju funkciju da Stite cijevipregrijada od izravnog zra(enja plamena izloLlita.
U drugom konvektivnom snopu ugradena je skretna stijena koja usmjeravastrujanje dimnih plinova uzduZno niz snop iza kojeg ulaze u snopove zagrijahvode.
Zagrijal vode izveden je s orebrenim cijevima radi pove6anja ogrjevne povr3i-ne. Izmedu snopova cijevizagrijada vode ugradeni su propuhivadi daile radi odrZa-vanja distode vanjskih povr3ina cijevi, odnosno zbog odstranjivanja vanjskih na-slaga koje se pojavljuju u toku pogona, dime bi se znatno smanjio prijelaz topline,a time i efikasnost pogona.
Na slici 11.10. prikazan je modificiran generator pare tipa "D< koji se sastoji
od isparivada, pregrijada, zagrija(a vode i zagrijata zraka.
Isparivad dine ekranske cijevi u dva medusobno povezana dijela loZi5ta i trikonvektivna snopa, od kojih jedan dijeli loZiste na dva dijela. Takvom izvedbomisparivada, odnosno loZi5ta, omogu6ena je velika elastidnost u pogonu s obziromna proizvodnju pare. osim toga, promjenom udjela optere6enja u pojedinomdijelu loZi5ta regulira se temperatura pregrijanja jer se na taj nadin utjede napromjenu temperature dimnih plinova na ulazu u pregrijadki snop.
Pregrijad pare smje5ten je izmedu dvaju konvektivnih snopova isparivada.
Kao naknadne ogrjevne povr5ine ugradeni su rebrasti zagrija( vode i cijevnidvoprolazni zagrijalzraka s prolazom dimnih plinova kroz cijevi, azrakaoko njih.
Uobidajene karakteristike generatora pare tipa >>D<< su kapacitet proizvodnjepare od 10 do 15 kg/s, tlak od 40 do 70 bara i temperatura pregrijane pare od450 do 500'C.
191
Sl. 11.9. Presjek kroz generator pare tipa >D< (>Foster Wheeler<)' Izvor: 6, Il/46
r92
ry;litz- J / , / ' , / /
4'-2'B
(1Y-,, \
{J
Sl. 11.10. Izvedba >>D< generatora pare s dva loZi5taIzvor: 6, IIl52
11.7. GENERATORI PARE ,,ESD..
Izvedbe generatora pare >>ESD<, kao Sto je vei navedeno, proizasle su izprvobitne konstrukcije ,'D.., S tom razlikom 5to je ovdje pregrijad pare smjeitenizvan konvektivnog snopa (External Superheater D), prema demu su te konstruk-cije dobile svoje skraieno ime.
Na slici 11.11. prikazana je izvedba generatora pare >ESD I", gdje je pregrijadpare smjesten u dimnom kanalu ispred zagrijah vode. Na taj je nadin ogranidenatemperatura dimnih plinova na ulazu u pregrijad, 5to je poZeljno zbog sniZenjatemperature stijenki cijevi i nosada pregrijada, dime se takoder smanjuje opasnostod visokotemperaturne korozije.
Sl. 1l.ll. Generator pare >ESD I< (>Foster Wheeler<)lrvor: 21,22
Karakteristidno je za taj tip generatora pare da ima posebni regulacijski parnizagrijad zraka, gdje se zrak zagrijava parom iza prvog stupnja pregrijada, dime jeomogu6ena regulacija temperature pregrijanja s pomo6u zaklopke kojom se odre-duje kolidinazraka koji struji preko cijevi kroz koje prolazi para, dija se tempe-ratura regulira. Kroz spomenuti regulacijski ohlatlivad pare (parni zagrija(, zraka)para prolazi izaprvog stupnja pregrijada, odnosno prije ulaza u sekundarni pregri-jad.
, Iza snopova pregrijada pare ugradena su tri snopa rebrastih cijevi zagrijatavode, izmedu kojih su smjesteni otvori zaulaz dovjeka radi pregleda i dis6enja,te propuhivadi dade.
194
195
Takva konstrukcija odlikuje se pouzdanos6u u radu, lakom pristupadnosiuradi^pregleda i di5ienja te mogu6no5iu automatste regutacilei"-p"rutu." pregri_JanJa.
Na slici 11'12. vidljiv je smjestaj na brodu detiriju takvih iedinica.
st' 11'12' ,t;fi31:lo*'du
detiri seneratora tipa >ESD I<
Slidan toj konstrukciji je generator pare tipa >ESD II< (slika 11.13), koji seu biti razlikuje samo pre-a traEinu regulacije temperature pregrijanja sto se obav_lja re.gulacijskim snopom zagrijahvo"de. Naime, nupolnu i"oi-ri[ri iza rebrastogzagrijat'a vode u glatkocijevni regulacijski snop, iza kojeg ulazi u parni bubani.
,]
Sl. 11.13. Presjek kroz generator pare tipa >ESD II< ("Foster Wheeler<)Legenda: l-zagrijat, vode, 2-primarni pregrijad, 3-sekundarni pregrijad, 4-regulacijski snopzagrijada vodeIzvor: 2I, 42
Temperatura pregrijanja regulira se podesavanjem kolidine plinova koja strujipreko te regulacijske jedinice i na taj nadin obilazi snopove pregrijada pare. prematome, ako je potrebno smanjivati temperaturu pregrijane pare, zaklopka 6e seotvarati pa 6e veii dio dimnih plinova nastrujavati regulacijski snop zagrijadazraka, a istovremeno 6e se proporcijalno smanjiti kolidina dimnih plinova kojaprolazi preko pregrijada pare.
196
I:---T
%ii-)*ifi*y,
Sl. 11.14. >ESD III< generator pare (>Foster Wheeler<.;Izvor: 32, 2
E
197
Na regulacijsku zaklopku kojom se regulira prolaz dimnih plinova moZe sedjelovati rudno ili automatski.
Na slici L1.14. prikazan je presjek brodskog generatora pare tipa "ESD III..,koji je prilagoden radu s visim pogonskim parametrima (tlak do 80 bara, tempe-ratura pregrijane pare do 510'C).
LoZiSte je potpuno ekranizirano, Sto znatno smanjuje potrebnu izolaciju.Gorionici su smje5teni na stropu loZiSta, dime se postiZe poZeljna duZina i oblikplamena, a time iizgaranie uz mali pretidak zraka (1, : 1,05).
Efikasna cirkulacija vode u svim pogonskim uvjetima postignuta je silaznimcijevima velikog promjera, smjeStenim izvan dodira s dimnim plinovima, kojepovezuju vodni prostor parnog bubnja i donje vodne komore ekrana.
Pregrijad pare sastoji se od primarnog i sekundarnog dijela, izmedu kojihpara prolazi povr5inskim regulacijskim ohladivadem, smje5tenim u vodnom pro-itoru parnog bubnja, s pomo6u kojeg se regulira temperatura pregrijanja.
Iznad primarnog pregrijada pare ugraden je rebrasti cijevni zagrija( vode, ukojem voda struji suprotno od smjera strujanja dimnih plinova.
Konstrukcija je izvedena s duplom oplatnom stijenkom, izmedu kojih prolazizrak prije ulaska u loZi5te. Time se smanjuju gubici zradenja u okolinu, a zrak sepredzagrijava, Sto pridonosi poboljSanju izgaranja i stabilnosti plamena.
Sl. 11.15. >lIM< generator pare ("Kawasaki Heavy Industries<)
Legenda: 1-parni bubanj , 2-vodni bubanj, 3-membranska stijena, 4-pregradna stijena, 5-pre-
grijad, 6-isparivadki snop, 7-zagijat, vode, 8-komora, 9-kornora, 10-sabirnik pregrijada'
ll-silazne cijevilzvor: 38, 3
198
11.8. GENERATORI PARE S OKOMITIM CIJEVNIMSNoPoM PREGRIJACn pnne
Japanska firma >Kaw-a-saki Heavy Industries< razviraje konstrukciju genera-tora pare >uM( (slika 11.15), koja je karakteristidnazbogoto-iiu porozaja snopacijevi pregrijada pare, koji je izveden u obliku obrnutog-rl;;;-;;".. LoZiSte je
.potpuno ekranizirano i izvedeno , -"-b.unrkim stijenkama, agoriorrici su smjeSteni na njegovom krovnom dijelu.Dobre karakteristike takvih konstrukcija su elastidnost u pogonu, jednostav_nost i pristupadnost za pregled i odrZavanje.
. Grade se za kapacilete--qr9lzvodnje do 40 kg/s pare, tlaka do 60 bara itemperature pregrijanja do 515 .C.
. Na slici 11.16. prikazana je slidna(rotacijskim) zagrijadem zraka, koju jeneering.
konstrukcija s ugradenim regenerativnimrazvlla ameridka tvrtka Combustion Ensi_
Sl. 11.16. Generator pare s krovnim qorioni_cima (>Combustion Engineering")Izvor: 25. 132
r99
11.9. cENERAToRt PARE s MEDUPREGRIJACTv
Generatori pare s velikim kapacitetom i visokim pogonskim parametrima pare(tlak i temperatura) izraduju se s medupregrijadem, dime se postiZe bolji toplinski
stupanj iskoristivosti radnog ciklusa parnog sistema, a ujedno se smanjuje vlaZnostpare u posljednjim stupnjevima parne turbine.
Kod brodskih generatora pare s ugradenim medupregrijadem mora se kons-
truktivno rije5iti problem njegove zaStite od prezagrijavanja cijevi za vrijeme
manevriranja brodom, odnosno zavoLnje krmom, kada cijevima medupregrijada
ne prolazi para jer tada radi turbina za voZnju krmom, za koju ne treba medupre-gr i javanje.
Na slici 11.L7. prikazan jetakav generator pare tipa >IJFR<, tvrtke ,'Kawasaki
Heavy Industries<<, koji, medu ostalim, ima ugradeni medupregrijad.
St. 11.17. >UFR" generator pare s medupregrijadem (>Kawasaki Heavy Industries<)Legenda: 1-parni bubanj, 2-gorionik, 3-loZi5te, 4-regulacijski zagrijad vode, 5-zagrijad vode,
' 6-p.imarni pregrijad, 7-mecluprostor, 8-sekundarni pregrijad, 9-dimna zaklopka, 10-dimnazaklopka, ll-vodna komora, lZ-ulazni snop primarnog pregrijada, l3-membranska stijena,l4-pregradna membranska stijena, l5-medupregrijad, l6-iilazm snop sekundamog pregri-jadalzvor'. 31,7
240
-,_ l::t:5^T^J" potpuno ekranizirano (membranska izvedba), s krovno smje5te-
nlm gorlonlclma.
Na izlazu iz loZista dimni plinovi ulaze u dimni prolaz koji je okomito podi-jeljen na dva dijela. U.tim dimnim prorazima smjeste;i..,,nopoii pregrijada'pare(primarni i sekundarni) izagrljatavode, a u jednom,J "jin "ir"zi
se medupregri_jad pare. Na tai nadin omoguduje se zaititacijevi medup.,Jgrij"r-" prr manevriranjubrodom. Naime, u takvim sludajevima zatvaraju r" di*"rr""rukl,opke u dimnomqrola.z-y, sdje je smjeiten.med'pregrijad, dime se spredava strujanje dimnih plinovatim dijelom. Da bi brwrjenje^bito uotle, dimne ziklopke su iuost.uke, a izmedunjih ulazi zrak za brtvljenje. osim togi, takoder radi zastite cil"ui-"eupregrijadaod preg.rijavanja, ispred njega se u smjeru strujanja dimnftilti.rouu nalazi diosnopa cijevi sekundarnog pregrijada pare, koji nu .lu" pre.rririru toplinu dimnihplinova 5to, zbog neidealnog bitvtjenji, eventu"alno ptoo" tro, tuj imni proraz.
. osim toga, taj generator pare ima jos tre6i, tzv. obilazni dimni kanal, ukojemu- su smjesteni snopovi cijevi regulacijskog orj"ra ,agrilata vode, koji za-pravo sluZi za regulaciju tempe.rarure pregrijanji. r"rp"i-uiJia pregrijane pareregulira se takoder dimnom. zaklopkom u obiturno- ai-no- iunalu kojom sepodesava kolidina dim.nih plinova sto prolaze kroz njega, ; ;t*" i kolidina kojaprostrujava glavnim dimnim kanalima, gdje su smjlsTeni srropoui pregrijada imedupregrijada pare.
.^^.Takve konstrukcije imaju ove pogonske karakteristike: tlak izrazne pare do100 bara, temperatura pregrijanja ao sIs oc, stupanj iskori;tivos;i pribrlLno 9l% .
1 1 .10. SPECIJALNI GENERATORI PARE
.Da bi se prilagodilo specifidnim uvjetima i potrebama razliditih brodova,razvijene su neke specijalne konstrukcije generatora pare. U principu se od nor_malnih konstrukcija razlikuju prema na8in., predaje topline na'radnimedii (vodu,paru).
1 1 .10.1 . Dvotladni generator pare
slici 11'18. prikazana je shema dvotladnog generatora pare, koji se pone-kad, naziva jos binarni generator pare ili, prema fr"oizvodadu kojl ga je usavrsio,>Schmidt-Hartmann<. - -- ---J '
osnovna mu je karakteristika da se sastoji.od primarnog i sekundarnog dijela(sistema). U primarnom sistemu, toji je u principu normalni"voJoJ;"uni g"i"rutoipare, stvara se para vi5eg tlaka, koja se odvodf u sistem izmjenjivadkih"cijevi (4)smje5tenih u,vodnom prostoru bubnja (7) sekundarnog sistemi-F'ara ovoie predajetoplinu, pri demu se kondenzira, a kondenzat.se odiodi natrag u vodni prostorprimarnog dijela (5). sekundarni sistem sastoji se od bubnlu-12; ,, kojemu se
201
lti
tl
Sl. 11.1E. Generator pare s dva tlakaLegenda: l-zagrijad vode, 2-loiiSte, 3-konvekcijski snop isparivada, ,l-izrnjenjivad topline,5-powatna cijev kondenzata, Gsilazna cijev, T-bubanj sekundarnog sistema, 8-pregrijad pare
proizvodi parani1eg tlaka. U njega se dovodi napojna voda preko zagdjada vode(l).Iz bubnja sekundarnog sistema para odlazi u pregrijad (8), a odavde na mjestopotroSnje.
U primarnom dijelu cirkulira destilirana, potpuno dista voda, koja ne stvarataloge (kamenac) pa zbog toga ogrjevne povr5ine s unutarnje strane ostaju diste.Dodatnom vodom dopunjuju se samo eventualni mali gubici koji nastaju zbogneidealne nepropusnosti.
U sekundarnom sistemu, u kojemu se proizvodi para za potro5nju, moZe sekoristiti napojna voda lo5ije kvalitete jer se talozi nakupljaju na vanjskoj povr5inicijevi, odakle se lak5e odstranjuju.
lz tog proizlazi osnovna prednost takve konstrukcije tj. znatno manja osjet-ljivost na vodu lo5ije kvalitete. Dodatna prednost je Sto zbog relativno velikogvodnog prostora ima dobru akumulacijsku sposobnost.
Radni tlak u primarnom sistemu ve6i je nego u sekundarnom, jer u protivnomne bi postojala temperaturna razlika i prijelaz topline ne bi bio mogui.
Cesto se koriste kao pomo6ni generatori pare na motornim tankerima, za-jedno s generatorima pare na ispu5ne dimne plinove iz motora (utilizatorima).
Na slici 11.19. prikazan je pogled na dva zrcalno simetridno smje5tena dvo-tladna generatora pare.
202
SI. ll,l9. Pogled na dva brodska dvotladna generatora pare
11.10.2. Generator pare tipa "Loffler"
. Taj tip generatora pare takoder pripada specijalnim izvedbama. kao sto jeprikazano na slici 11.20.
Iz sheme >Loffler< generatora pare (slika 11.20) vidljivo je da se para proi-zvodi posredno, a u loZenom dijelu samo se pregrilava.-pribliZno dvije tre6inepregrijane pare vodi se natrag u vodni prosfor
-bubnja (2), preko sapnica za
mije5anje (8), gdje se isparava, dok se tre6ina odvodi Oo poirolaea.
, - f?lu' koja nastaje isparavanjem u parnom bubnju, odvodi se posebnom cir-kulacijskom pumpom (3) za par:u u pregrijad (4).
Dobra strana te konstrukcije takoder je to Sto se eventualne soli i kamenacu vode taloZe u bubnju, gdje ih je relativno jednostavno distiti.
Takva izvedba ima nedostatak pri ukljudivanju u pogon jer je nuZna para iznekog drugog generatora pare. Zbog tog nedostatta niie nasio siru primj"rr., nubrodovima.
203
I
Sl. 11.20. Generator pare tipa >>L6ffler<<Legenda: l-zagijat, vode, 2-parni bubanj, 3-cirkulacijska pumpa pare, 4-cijevi pregrijada,
. 5-cijevi konvekcijskog pregrijada, 6-izlaz pare, 7-para za grijanje mije5anjem, 8-parnesaonice
11.10.3. Generator pare s loZistem pod tlakom tipa "Velox"Taj tip specijalnog generatora pare prikazan je shematski na slici 11.21.Iz shematskog prikaza (slika 11.21) vidljivo je da takav sistem za proizvodnju
pare posjeduje plinsku turbinu i kompresor zraka. Naime, zrakzaizgaranje dovodise u loZi5te (a) pod tlakom od nekoliko bara, dime se omoguiuju velike brzinestrujanja dimnih plinova preko ogrjevnih povr5ina, a time i veliki koeficijentiprijelaza topline. Na taj nadin se smanjuju ogrjevne povr5ine. Brzina strujanjadimnih plinova preko ogrjevnih povriina moLe biti i preko 200 m/s.
Napojna voda se preko zagrijada vode (1) dovodi u zasebni parni bubanj (2).Cirkulacijska pumpa (3) tladi vodu preko isparivada, koji se sastoji od cijevi uloZi5tu i konvektivnog dijela (5), pa je vra6a u bubanj gdje se para separira.Odavde para odlazi preko pregrijada (6) na mjesta potroinje. Regulacija tempe-rature pregrijanja mogu6a je usmjeravanjem dimnih plinova preko pregrijada (6)ili isparivada (5), Sto se dini posebnom regulacijskom dimnom zaklopkom.
Dimni plinovi pod tlakom ttlaze zatim u plinsku turbinu (7) gdje se njihovaenergija iskoriStava za pretvorbu u mehanidki rad, a na izlazu prolaze joS krozzagrijat, vode (1), gdje se dodatno rekuperira sadrZana toplinska energija. Plinskaturbina pogoni rotacijski kompresor (8) zraka zaizgaranje, koji pod tlakom ulaziu loZi5te (a). Na istoj osovini spojen je jo5 motor-generator, koji sluZi kao pogonskistroj pri kretanju u pogon ditavog sistema ili kao elektridni generator ako je uplinskoj turbini viSak energije.
204
Sl. 11.21, Generator pare tipa ,rVelox.<Legenda: l-zagrijat vode, 2-parni bubanj, 3-cirkulacijska pumpa, 4lozi5te, 5-isparivadkisnop, 6-pregrijad pare, 7-plinska turbina, 8-kompresor zraki za izgaranje, g-elektiomotor/generator
- zbog svojih malih ugradbenih dimenzija, a narodito zbog mogu6nosti vrlobrzog..upudivanja u poggn iz hladnog stanja (priblizno za 10 min), takvi generatoripare desto se primjenjuju na manjim ratnim brodovima.
11.11. GENERATORI PARE NA ISPUSNE DIMNE PLINOVE(uTtLlzAToRt)
Na brodovima s motornim pogonom potreba za toplinskom energijom (vrelavod.a, niskotl*u para) danas se najde56e zadovoljavi iskori5tavanJern osjetnetopline ispusnih dimnih plinova iz glavnih motora, dime se ujedno poboljsavaukuprri toplinski stupanj iskoristivosti pogonskog sistema.- Temperatura ispusnih dimnih plinova iz motora je od 2g0.c do 340.c koddvotaktnih Diesel motora, odnosno 370 do 420 "C kod srednjehodnih detverotak-tnih Diesel motora, s napomenom da je kolidina dimnih plinova detverotaktnihmotora.iste snage priblizno dvostruko manja nego kod dvotiktnih motora. lztogaje vidljiva prikladnost i opravdanost rekuperacije osjetne topline ispusnih dimnlhplinova iz motora s pomo6u utilizatora koji se,-ovisno o kafacitetu, nadinu ugra-divanja, nadinu povezivanja i namjeni, izvode razlitito.
205
Izvedbe generatora pare na ispu5ne dimne plinove, odnosno utilizatori mogubiti cilindridni s vodoravnim ili vertikalnim dimnim cijevima, cilindridni s vertikal-nim vodnim cijevima, vodocijevni s bubnjem, vodocijevni sa prisilnom cirkulaci-jom, utilizatori s vlastitim zagrijatem vode, utilizatori s vlastitim pregrijadem parei kombinirani, kao Sto je prikazano na slici 11.22.
Utilizatori s vodoravnim dimnim cijevima (slika 11.2211) izraduju se varenekonstrukcije, a radni tlak im je, zbog oblika, ograniden otprilike na L0 bara.Izraduju se samo kao isparivadi. Imaju prednost zbog jednostavne konstrukcije,a nedostatak im je neprikladnost za ugradnju u dimnjak broda zbog svojeg oblikai relativno velikih dimenzija.
Utilizatori s vertikalnim dimnim cijevima (slika ll.22l2) imaju slidne osobinekao s vodoravnim cijevima. Brzina dimnih plinova kroz cijevi je do 30 do 35 m/s.Oni se ugraduju u dimnjak i istovremeno sluZe kao prigu5ivadi zvuka i iskrohvatadi.Kapacitet se regulira obilaznim vodom dimnih plinova ili promjenom razine vode,odnosno visine uronjenosti dimnih cijevi.
Utilizatori s vertikalnim vodnim cijevima (slika11.2213) grade se za proizvod-nju zasiiene pare tlaka do 15 bara. Radi pobolj5anja cirkulacije vode obidno seu simetrali utilizatora ugraduje jedna cijev veieg promjera koja ima funkcijusilazne cijevi ili se ugraduje nekoliko cijevi ve6eg promjera na izlaznoj stranidimnih plinova. Pogodni su za ugradivanje obilaznog voda dimnih plinova, spomodu kojeg se regulira kapacitet.
Utilizatori s kosim ili strmim vodnim cijevima (slika 71.2214) obidno se gradeza prirodnu cirkulaciju. Pogodni su za veie radne tlakove, pa se mogu primijenitikod granidnih tlakova za utllizatore, odnosno do 20 bara. Ugraduju se u dimnjak,obidno s obilaznim vodom.
Utilizatori s prisilnom optodnom cirkulacijom sistema >La Mont<< (slika 11.2215)izraduju se sa ili bez vlastitog bubnja. Bududi da imaju prisilnu cirkulaciju, oblikim se moZe prilagoditi raspoloZivom prostoru pa su stoga vrlo prikladni za primjenuna brodovima. Imaju prednost zbog manje mase i ugradbenih dimenzija, a nedo-statak zbog sloZenijeg odrZavanja. Ako nemaju vlastiti bubanj , tada se obveznougraduju u spoju s loZenim generatorom pare.
Utilizatori s prisilnom protodnom cirkulacijom (slika 11.2216) rade premaprincipu jednocijevnih generatora pare. Zbog pove6anja ogrjevne povr5ine, izra-duju se najde56e iz orebrenih cijevi. Posebno se odlikuju vrlo malim ugradbenimdimenzijama.
Utilizatori s prisilnom cirkulacijom mogu se, kod ve6ih jedinica, izradivati svlastitim zagrijadem vode i pregrijadem pare (slika ll.22l7). Pritom se zagrijadvode postavlja iza, a pregrijad pare ispred isparivadkog snopa. Koriste se navelikim motornim tankerima gdje postoji takoder potreba za pregrijanom parom.Pregrijanje obidno iznosi 30 do 50'C.
Prednost koju imaju tzv. binarni generatori pare, odnosno dvotladni genera-tori pare, a koja proizlazi iz znatno manje osjetljivosti na kvalitetu napojne vode,Sto je narodito znadajno za brodske uvjete pogona, glavni je razlog da se takvakoncepcija primjenjuje takoder kod utilizatora. Osim toga, di56enje cijevi s vodnestrane relativno je jednostavno zbog pristupadnosti (vanjska povrSina cijevi) pase obidno izvodi mehanidki.
206
l ) f f 2 t i
,..,5*{--l---r! lffi="'rJF----------rur l"llllllllllllllll l*''r' ', : I
/ : t l i l i l i l i l i l l l i l l t I/ : / l l l l l l l l l l l l l l l l l I/ : t | l | i l i l i l i l t i l t Ik: - l l l i l l l i t l i l l i l t<-n o !ilu4!!{H1 r nu ll' 1]
10)
ct.{>
Sl, 11,22, Glavni tipovi brodskih utilizatora1. cilindridni utilizator s horizontalnim dimnim cijevima, 2. cilindrilni utilizator s vertikalnimdimnim cijevima, 3. utilizator s vertikalnim vodnim cijevima i prirodnom cirkulacijom, 4.utilizator sa strmim vodnim cijevima i prirodnom cirkulacijom, 5. utilizator sa prisilnomoptodnom cirkulacijom, 6. utilizator sa prisilnom protodnom cirkulacijom, 7. utilizator spregrijadem i zagrijadem vode, 8. utilizator sa dva tlaka, 9. kombinirani utilizator s dimnimcijevima, 10. kombinirani utilizator sa vodnim cijevima, 11.. utilizator s obilaznim vodom,12. utilizator u spoju s loZenim generatorom parelzvor: 3,22
6)
e)
rf-r--
rffi| ] a [ - o , l\777\J
0
1 1 )
u
201
Na slici Il.2218 prikazana je principijelna shema dvotladnog utilizatora. Pri-marni cirkulacijski krug dini cijevna zmija podijeljena u dva paketa. Prvi je paketsmje5ten u kanal bliZe ispuhu dimnih plinova iz motora, pa je pod utjecajem vi5ihtemperatura. S pomo6u cirkulacijske pumpe kondenzat se potiskuje u taj cijevnisnop gdje isparava. Stvorena para viSeg tlaka odlazi u drugi cijevni paket primar-nog kruga, koji je uronjen u posudu gdje se isparava voda niZeg tlaka (sekundarnikrug). Posuda sekundarnog kruga takoder ima dimne cijevi kojimaprolaze ispu5niplinovi iza dimnog kanala primarnog kruga, predajuii dodatnu toplinu za ispara-vanje. Takvi utilizatori mogu raditi samostalno ili u spoju s nekim loZenim gene-ratorom pare.
Za primjenu na brodovima vrlo su prikladni tzv. kombinirani utilizatori.Kombinirani se zovu zato jer se mogu koristiti toplinom od loZenja, zatim osjetnomtoplinom ispu5nih dimnih plinova iz motora ili istovremeno s oboje, ovisno opotrebnoj proizvodnji i raspoloZivoj energiji (slika 11.2219, 1.1..22110)
Razlikuju se kombinirani utilizatori s dimnim cijevima i kombinirani utilizatorisa vodnim cijevima. Osnovna prednost im je velika fleksibilnost u radu, a nedo-statak je nejednoliko toplinsko rastezanje u odvojenom radu (samo loZenja ilikori5tenje ispu5nih dimnih plinova).
Na slici 11.221\l prikazan je principijelni izgled dimnocijevnog utilizatora sugradenim obilaznim vodom, kojim se regulira proizvodnja.
Sllka 11.22112 pikazuje shemu spoja utilizatora s prisilnom cirkulacijom sloZenim generatorom pare.
11.12. OSNOVNI NACINI POVEZIVANJA UTILIZATORA
U nastavku ovog poglavlja prikazuje se nekoliko ornounifr nadina povezivanjabrodskih utilizatora s loZenim generatorima pare.
11.12.1. Spoj utilizatora i loZenog dvotladnog generatora pare
Na slici 11.23. prikazan je nadin spajanja utilizatora sa sekundarnim sistemomloZenog dvotladnog generatora pare.
U takvoj vezi utilizator ima funkciju isparivada u obliku cijevnog snopa sprisilnom cirkulacijom, koji je spojen s parnim bubnjem sekundarnog sistemaloZenog dvotladnog generatora pare. Mje5avina pare i vode iz isparivadkog snopautilizatora ulazi u parni bubanj, gdje se separira para koja se odvodi na mjestopotro5nje.
Pri boravku broda u luci, kada glavni pogonski motor ne radi, potrebnu paruproizvodi loZeni generator pare, dok pri plovidbi morem radi samo utilizator iliparalelni pogon utilizatora i loZenog generatora pare, ovisno o potrebama u poje-dinom sludaju.
208
sl' 1l'23. Spoj utilizatora sa sekundarnim sistemom dvotladnog generatora pareLegenda: l-zasiiena para, 2_loZeni binarrispirivar u sekundarnom,i,t"-"-, s'-u'il"'i':"i:xfffir1?.',:.?;'-:j"Jil,'.::f;,fr?il::7-cirkulacijska pumpa, 8-napojni vod seklndarn;s;ffi;;;;-;;lai !) unizatora, rv-iztaz' zasi6ene pare iz sekundarnog sistema
Na slici 11.24. prikazan je presjek bubnja sekundarnog sistema dvotladnoggeneratora pare, koji ima funkciju posude za separaciju pur""t" izmjenjivada gdjezasidena para viseg tlaka (primirn^og sisremu) ;r"J;l;;"plil ,ireloj vodi niZegt laka (sekundarnog s is tema).
$. f1.24. Parni bubanj sekundamog sistema dvotladnog generatora parelzvor: 33, lg
209
Ako je na brodu potrebna pregrijanaugraduje pregrijadki snop, a desto joS i snopna slici 11.25.
para, tada se u utilizatoru takoderzagrijai,a vode, kao Sto je prikazano
T
tl
Sl. 11.25. Shema spoja utilizatora i loZenog dvotladnog generatora pareLegenda: 1-loZeni dvotladni generator pare, 2-bubanj sekundarnog sistema, 3-utilizator sapregrijadem pare, 4-cirkulacijska pumpa, S-napojna pumpa, 6-izlaz pregijane pare iz utili-zatora,T-rlaz vode u utilizator, 8-ulaz u bubanj sekundarnog sistema, f-izlazzasi(enepate,10-ulaz vode za nadopunjavanje primarnog sistema, 1L-izlaz pregrijane pare iz loLenoggeneratora pare, l2-ulaz napojne vode, 13-ulaz ispuinih plinova, 14-izlaz dimnih plinova.Izvor:35,
Izvedbe utilizatora s prisilnom cirkulacijom mogu biti razlidite. Na slici 11.26.prikazan je utilizator tipa >La Mont<, koji se sastoji od snopa glatkocijevnihspirala kojima su povezane vlazna i izlazna komora isparivada. Na ulaznom dijeluutilizatora smje5ten je posebni snop pregrijadkih cijevi koje sluZe za su5enje imalo pregrijavanje pare (20-30'C).
Na slici I1.27 . i 11.28. prikazane su izvedbe utilizatora s orebrenim cijevima,zbog poveianja ogrjevne povr5ine, i s ugradenim naknadnim povr5inama (pregrijadpare, zagrijad vode).
2r0
^ - \
\_ - __ /
Sl. 11.26. Utilizator tipa >La Mont<lzvor: 34, 83
Sl. 11.27. Orebreni utilizator spare i zagrijadem vode
pregrijadem
Sl. 11.28. Orebreni utilizator s pregrijadem pare
11.12.2. Spoj utilizatora s pomodnim loZenim generatorom pare
Na slici 11..29. prikazana je shema povezivanja dimnocijevnog utilizatora sloZenim generatorom pare.
Sl. 11.29. Spoj dimnocijevnog utilizatora s loZenom generatorom pareLegenda: 1-ulaz dimnih plinova, 2-utilizatot, 3-izlaz vrele vode iz utilizatora, 4-loLenigenerator pare, 5-izlaz zasi6ene pare, 6-cirkulacijski vod, 7-ulaz napojne vode, 8-ulaznapojne vode
212
utilizator s vertikalnim dimnim cijevima zbog svoje je jednostavnosti prikla-dan.za ugradnju na brodovima pa se izvodi takoder s piiriino- cirkulacijom i uspoju s loZenim pomoinim generatorom pare. Utilizatoiu tom sludaju moZe raditina.dva nadina: u spoju s lozenim generatorom pare, kada radi s prisilnom cirku-lacijomi odvajanjem pale u parnom bubnju lozenog generatora pire, ili s prirod-nom cirkulacijom i vlastitim parnim prostorom.
Pri ugradivanju takvih jedinica najdes6e se izvodi obilazni vod za dimneplinove, s pomoiu kojeg se regulira optere6enje, jer u protivnom regulacija stvarate5koie. Na slici 11.30. prikazana je izvedba vertikalnog cilindridnog utilizatora sdimnim cijevima.
11.30. Utilizator s vertikalnim dimnim ciievimalanor: 34, 82
st.
213
Slidne karakteristike i nadin ugradnje ima i vertikalni cilindridni utilizator svodnim cijevima, koji je prikazan na slici 11.31.
Sl. 11.31. Utilizator s vertikalnim vodnim cijevimaIntor: 34,82
Na slici 11,.32. prikazan je nadin ugradnje na brodu utilizacijskog sistema kojise sastoji iz dva utilizatora, smje5tena u grotlu brodskog dimnjaka, i jednogpomoinog generatora pare koji je loZen.
214
Cd
c)
N r X
d ) >F a N
Nd)
(t)
215
11.12.3. Spoj utilizatora s dva pomodna loZena generatora pare
Sl. 11.33, Spoj utilizatora s dva pomo6na loZena generatora pare
rcglnO", l-cilindridni generator pare, 2-vodocijevni generator pare, 3-utilizator,4-cirkula-
cijska PumPa, 5-zaPorna armatura
Takavsistemprimjenjujesekadakapaci-tetutilizatoranijedovoljandapokrijepotr"U" troOstitr ituZUl tij&om plovidb^e. eesto je ta razlika mala, pa bi u tom
Itrreul,, loZeni g"n".utoi pu." tudio s.malim optere6enjem' Zbog.toga se postavlja
j"Ju,i po,,'o6nl generatoi pu." s loZi5tem, diji je_kapacitet manji od uobidajenog
lupu"ii"tu po-Je.rog-leneratora pare. On je iednostavne konstrukcije, najde56e
cilindridne izvedbe i plamenicom ("steambloc<). Oba.loZena generatora pare
i"runu su usporedo s utilizatorom zajednidkom cirkulacijskom pumpom te s po-
moiu sistemi ventila, koji omoguduju povezivanje jednog lfi o-ba pomo6na gene-
ratora pare istovre-"no t utilizitorom i samostalan rad loZenih generatora pare
ili samog utilizatora.
Nas l i c i l l ' 34 'p r ikazana jeshemas is temako j isesas to j ioddvapomo6naloZena generatora pare te utilizatora s prisilnom cirkulacijom i ugradenim zagrija-
6em vode i pregrijadem Pare.Takav sistem omogu6uje samostalan rad utilizatora koji proizvode pregrijanu
pur", tuo i sve kombiriacije paralelnog rada s loZenim generatorom pare' Na toj
ihe-i bitno je uoditi preazagil3ue vode-za napajanje utilizatora, koji upotrebljava
vrelu vodu loZenih generatora pare.
2r6
Namo6na
slici LL.33. Prikazan jeloZena generatora Pare.
nadin povezivanja brodskog utilizatora s dva po-
. ! o c !t r t r Nx x x
o p Q. . : h
9 ' t r *
* o Og , e a !F I F A
! - d +
. 9 t s o ;E 1 690n , xv N 5 ;F E c B- J 9 Ho x - g. o ; = :
> ' H P . v€ ' f E ' ' -
* $ * eN A * . EE , . : . + ;' - 9 F r
-'F. i i H- 6 E A
c a t r =b . 3 E E
! : F
s : H,'c\
- = = ; ; E E. : N \ o 9
F ! , { $o , X t r - o. 1 , s aEE - t r ;. r B F. ;'6-
b- H'?* a t r ' , 4 Xo J . € t s ;F . , F E SF & U e . :Y - i . O! B O h F l <
F i : 3 E ;! ( ^ : c ; ! :
- c t o l o E' = - x uu - / R a E
. g H i : F 5d , x ' = x si € F t : nx . . - l ; ' t = ' -
T € : J E " i: : c x - o . .
9 P E ! F Ya i 6 . v - v , !
{
(t
- l
(o l. o ln ' l
217
l,
11.12.4. Samostalni util izator s vlastitim parnim bubnjem
Kod manjih jedinica danas se na brqdovima desto ugraduju i samostalniutilizatori s vlastitim parnim bubnjem u kojemu se separira para koja se odvodiizravno do potroSada. Takvi utilizatori imaju prisilnu optodnu cirkulaciju, a cijevisu im najde56e orebrene zbog poveianja ogrjevne povr5ine (slika 11.35).
Sl. 11.35. Samostalni utilizator s vlastitim parnim bubnjem
2t8
12. KONSTRUKTIVNI MATERIJALI ZAGRADNJU GENERATORA PARE
12.1. POGONSKI UVJETI ZA MATERIJALE
Materijali od kojih su izradeni konstruktivni dijelovi generatora pare izloieni.su' prije.svega, djelovanju povisenih temperatura, radnof tlaka, a desto i raznimkorozivnim utjecajima radnih medija.
Na isparavadki dio.generatora pare (bubnjeve, komore, cijevi) djeluje unutar-nji tlak o kojemu ovisi i radna temperatuia rrat;e priutizno isti u svim dijelovimaisparivada, dok je temperatura stljenki materijala^ovisna o temperaturi dimnihplinova u dijem se podrudju naraze te o zaprljanosti povrsina lnurrug" s unutarnjet_yi1lr5" strane). Normalno je temperatuia itijenki'oiieiovairpariuueu od 20 do50. "C visa od temperature isparavanja. vi5a temperatuia stijenki je kod ozradenihdijelova isparivata (ekrana), dok jb niZa kod irrin gjj" i"frlnu u"ei* dijelomprelazi konvekcijom.
. - Pregrijadi pare iztozeni.su. najteZim uvjetima rada zbog djelovanja visokogtlaka, temperature, a desto i visokotemperaiurne korozije. iemperatura stijenkiovdje je najvi5e ovisna-o temperaturi radnog medija, koja je, ovisno o temperaturipregfjanjl, ve_6a nego kod isparivada. Normalno 1e tempeiatura stijenkip;;;;,J;;od 30 do 50'C ve6a od temperature pregrijane pare u njemu.
zagrija(i vode nisu izlozeni teLim temperaturnim uvjetima, vei uglavnomdjelovanju unutarnjeg tlaka. Medutim, buduii da se naiaze u podrud]u nizihtemperatura dimnih plinova, mogu biti izlol.eni djelovanju nisk^otemperaturnekorozije.
zagrijau zraka nisu pod tlakom radnog medijai nalaze se u podrudju najnizihtemperatura dimnih plinova. primarni itetni utjecaj na materijaikoji ovdje moZenastati je djelovanje niskotemperaturne korozije.
osim ta tri dinioca, na konstruktivni materijal generatora pare mogu djelovatinaprezanja zbog toplinskih dilatacija (pri kretinju i zaustavljanju pogoni iti pripromjeni optereienja), a katkad i eroiija izazvina dvrstim Sesticama u dimnimplinovima, Sto je vi5e izrai.eno pri izgaranju dvrstog goriva.
O svim spomenutim pogonskim utjecajima treba voditi raduna pri izboru vrstei kvalitete materijala za pojedine konitruktivne dijelove g"n".uto.u pur".
219
12.2. oSNoVNE ZNAEnITe MATERIJALA
Materijali koji se upotrebljavaju za gradnju generatora pare, a posebno dije-lova pod tlakom, moraju imati odgovaraju6e ateste o kvaliteti i o uspje5nimpropisanim ispitivanjima.
NajvaZnija svojstva materijala su:1. Prekidna vladna dvrsto6a - naprezanje pri mirnom opteredenju, koje se raduna
kao omjer optere6enja pri kidanju i podetnog poprednog presjeka ispitivanoguzorka.
2. Granica razvladenja - naprezanje pri kojem, usprkos poveianju istezanja, op-tereienje opada ili ostaje nepromijenjeno. Kod rada s poviSenim temperatu-rama raduna se s dvrsto6om oqi to je ono naprezanje pri kojemu je istezanje0,2"/".
3. Trajna dvrsto6a oE- naprezanje koje pri odredenoj temperaturi i u odredenomvremenskom periodu uzrokuje kidanje materijala.
4. Trajna granica razvla(enja c,-naprezanje pri kojem, uz odredenu temperaturui u odredenom vremenskom periodu, nastaje definirano trajno istezanje. Napri-mjer: qo*ro:60 N/mm2 pri 650 "C; znati da naprezanje od 60 N/mm2, uzradnu temperaturu od 650 oC, nakon 100000 radnih satiizaziva trajno istezanjeod l"h.
12.3. SMJERNICE ZA UPOTREBU ETIITN PNIPOVISENIM TEM PERATURAMA
Cvrsto6a delika smanjirje se razmjerno porastu temperature tako da se. ovisnoo stupnju legiranja i predvidenim radnim uvjetima, utvrduje granica njegoveprimjene. Pritom najve6i utjecaj na izbor materijala ima radna temperatura.
Ako je radna temperatura u podrudju temperature zasidenja ili je niZa odnje, tada se najde5ie mogu koristiti ugljidni delici. Kod visokih tlakova i vedihdimenzija mora se prijeii na upotrebu legiranih materijala, da bi debljine stijenkiostale u prihvatljivim granicama. Naprimjer, za bubnjeve promjera 1400 do 2000mm upotrebljavaju se manganski delici, a kod visokih tlakova i jo5 ve6ih dimenzijauvode se molibdenski te krom-molibdenski delici.
Dijelovi pregrijada pare takoder se izraduju iz ugljidnih ili manganskih delikaako temperatura ne prelazi 430 "C. Kod vi5ih temperatura koriste se feritni delicis dodatkom molibdena, koji znatno povisuje dvrsto6u delika pri povi5enim tempe-raturama, a pritom mu ne umanjuje Zilavost. Uz dodatak kroma, silicija i vanadija,ti se delici mogu koristiti do radnih temperatura od 540 oC, kojom je ogranidenaupotreba niskolegiranih materijala.
Kod jo5 vi5ih temperatura mora se prije6i na visokolegirane materijale, dijaje primjena ogranidena temperaturom od 550 "C.
Ako temperatura prelazi 550 'C, upotrebljavaju se samo austenitni delici dijaje struktura uvjetovana sadrZajem nikla. Danas je granica primjene austenitnihdelika kod temperature od 650'C.
220
U tablici 12.1. dani su op6i pregledi i odredbe za izbor materijala za izradudijelova generatora pare pod tlakom [10].
12.4. KLASIFIKACIJSKI PROPISI I PRORACUN CVNSTOCEGLAVNIH DIJELOVA GENERATORA PARE
.9.:^1g:q dijelova. generatora pare pod tlakom proradunava se u skladu sklasifikacijskim propisima prema tojim si izraduju, a koje odreduje brodovlasnikodnosno narudilac.
Najde56e koristeni propisi su oni klasifikacijskog drustva Lloyd,s Registar ofShipping, pa se u nastavku prikazuju neki njihovi iztratcitrii ," ,a""se na kons_trukciju brodskih generatora pare [I2].
12.4.1. Konstruktivni ilak
Konstruktivni tlak maksimalni je radni tlak, odnosno onaj na koji se podesa-vaju sigurnosni ventili generatora pare. za taj tlak proradunavalu se ailetovigeneratora pare pod tlakom.
Tablica 12.1. Upute za primjenu materijala kod generatora pare
Dio generatora pare Radna temperatura Materijal
zagrijadi vode(cijevi, sabirnici) do temperature isparavanja C-delici
isparivadi(bubnjevi, sabirnici) temperatura isparavanj a C-delici
Mn-delici
isparivadi(cijevi) temperatura isparavanj a C-delici
Pregrijadi pare(cijevi, sabirnici) temperatura do 400 'C C-delici
od430do460 'C Mo-delici
od 460 do 540 "C Cr-Mo-delici
od 540 do 550 'C visoko legirani Cr-delici
od 550 do 650 'C austenitni Cr-Ni-delici
,I
1 2.4.2. Temperatu ra stijenke
Temperatura stijenke (metala), prema kojoj se odreduje dopu5teno napreza-nje materijala, stvarna je temperatura metala koja se pojavljuje u pogonskimradnim uvjetima na konstruktivnim dijelovima pod tlakom.
Temperatura stijenke koja se uzima u obzir pri proradunu odreduje se premaovim uvjetima:1. za dijelove isparivada koji su uglavnom pod
/: temp. isp. * 25 "C;2. za dijelove isparivada koji su veiim dijelom
/: temp. isp. * 50'C;3. za dijelove pregrijada i medupregrijada pod
/: temp. pare * 35'C;4. za dijelove pregrijada i medupregrijada pod
/: temp. pare + 50 "C;5. za dijelove zagrijada vode
/: temp. vode * 35 "C;
utjecajem konvekcije
izloLeni zradenju
utjecajem konvencije
utjecajem zra(enja
12.4.3. Materijali
' Materijali koji se koriste za konstrukciju dijelova generatora pare moraju bitiizradeni i testirani u skladu s propisima. Sve karakteristike moraju biti ispitane izajam(ene odgovaraju6im atestom.
12.4.4. Dopu5teno naprezanje
Dopu3teno naprezanje, prema tim propisima, ono je naprezanje koje seuzima u obzir pri proradunu debljine stijenke dijelova pod tlakom. Kao vrijednostza dopuSteno naprezanje uzima se najmanja od ovih vrijednosti:1. za posude pod tlakom u kontaktu s dimnim plinovima
o:ff t ' o:ry 'o:bff2. za posude pod tlakom koje se ne dodiruju s dimnim plinovima
" :# ' o: ry 'o: f t f f :
(r2-1)
(12-2)
gdje jeoo,z
heo)oe,rooooo
222
- granica razvlatenja, odnosno naprezanja pri definiranoj temperaturimaterijala, pri kojoj nastaje trajno istezanje od0,2o/o;
- prekidna vladna dvrsto6a kod sobne temperature (20 'C) ;
- trajna dvrsto6a pri definiranoj temperaturi materijala kod 100 000 radnihsati.
12.4.5. Faktor spoja (vara) !:: :.
"^ ^5od varenih spojeva uzimaju se pri proradunu ovi12.2\: faktori spojeva (tablica
Tablica 12.2. Faktori spojeva
Klasa vara Faktor spoja
I 1,,0
2 0,85
J 0.tr
Pritom su
l. klasa 1:
2. klasa 2: (l)(2)(3)
3. k lasa 3:
Tablica 12.3. Kontrola i
(1)(2)
(3)
(4)
(4)
(1)(2)
klasifikacije vara udinjene prema sljedeiem:
dijelovi loZenih generatora pare pod tlakom ve6im od 3,5 bara;9ij"Jgti parom zagrijavanih g"n.rutora pare pod tlakom veiim od11,5 bara;dijelovi u koiima le r.a{ry_!g [bar] pomnoZen s unutarnjim pro_mjerom [mm] veii od 14700;ostali dijelovi pod tlakom kojima je debljina stijenke ve6a od 3g mm.dijelovi lozenih generatora pare koji nisu ukljudeni u klasu 1;aijgtgyr.g3rgm.zagrijavanih generatora pare koji nisu ukrjudeni u t iuru t;ostali.dijelovi pod tlakom. vedim od 17,5 bara, ili gdje t"_p"iui"*stijenke prelazi 150 .C,ili gdie radni tiak [bai]p"';;.;;;', a"fiit:nom stijenke [mm] prelazi 160;maksimalna debljina stijenke je 3g mm.
dijelovi pod tlakom koji nisu ukljudeni u klasu I ili 2;maksimalna debljina stijenke ;e i6 mm.
obrada varova ovisna o klasi
223
12.4.6. Minimalna debljina stijenke be5avnih cilindridnih pla5teva,bubnjeva i komora pod unutarnjim tlakom
Minimalna debljina cilindridnog plaita (btbnja, komore, cijevi) odreduje seprema formuli
t : f f i+0,75 [mm]gdje jes - minimalna debljina stijenke plaSta [mm],p - konstruktivni (radunski) tlak Ibar],Dn - unutarnji promjer pla5ta [mm],J - faktor slabljenja zbog rupa ili otvora na pla5tu,ao - dopu5teno naprezanje [N/mm2].
Kada na pla3tu nema nikakvih rupa, uzima se faktor qlabljenja J:1,0.
, d / l-HSi t
@I
I+I+I
(r2-3)
Kod pravilnog rasporeda rupa na pla5tu(kao na slici), faktor slabljenja je
( r2-4)
Kod nepravilnog rasporeda rupana pla5tu (kao na slici), faktor slablje-nJa Je
, t - dJ = -
t
-o-@l 1 6 , . l l-pfr-qq
Ovdje su dani samo izrazi za proradun cilindridnog pla5ta. Za proradundvrstoie ostalih konstruktivnih detalja upuduje se na specijaliziranu literaturu(propisi klasifikacijskih dru5tava: Lloyd's Register of Shipping, Bureau Veritas,Jugoregistar i dr.).
224
, t t r t 2 - 2 dJ : -
t 1+ t2(r2-s)
1 3. AUTOMATSKA REGULACIJAGENERATORA PARE
- Automatska regulacija. bitna je funkcija u radu generatora pare, koja imazadatak da osigura kontinuiran, funkcionalan, ekonomidan i siguran pogon.
Namjena paroproizvodnog postrojenja je da u skladu s treiutnim p6trebamapotrosada proizvodi paru odredenog tlaka i temperature. Kod danasnjih postroje-nja velikih kapaciteta, s naglim promjenama pogonskih uvjeta, takvim sl zahtje-vima ne moZe udovoljiti rudnim podesavanjem, ve6 sa-o autornatizacijom pogonakoja mora zadovoljiti sve sloZene pogonrk. zahtjeve._ Automatika parnih energetskih postrojenja vrlo je kompleksno podrudje pa6e se ovdje obraditi samo osnovni principi i pojmovi koje je potrebnb pornuuutiradi pradenja njenog funkcionalnog djelovanja.
-Automatska regulacija.generatora pare sastoji se u osnovi od tri glavna imedusobno povezana funkcionalna sistema. odnosno:
1. regulacije optere6qnja,2. regulacije napajanja,3. regulacije temperature pregrijanja.
S obzirom na pogonsku energiju kojom se vrsi regulacija, ona moZe bitipneumatska ili elektridna.
Prednosti pneumatske regulacije su:- elastidnost u pogonu i prikladnost za teLe uvjete rada,- nema opasnosti od poLara,- mogudnost akumuliranja pogonskog medija (komprimiranog zraka), pa se zbog
prestanka rada kompresora prekida odmah rad regulacije.
. -Nedostatak je to.da komprimirani zrak mora biti dist (bez ulja i prasine) iodvlaZen. (sa Sto manjim sadrZajem vlage), zbog &ga se mora posebno priprematii obraditi s pomo6u filtra i su5ionika loOvtaZiviea;.
Prednosti elektridne regulacije su:- velika preciznost,- brzi odaziv,- manje ugradbene dimenzi je.
Da bi se iskoristile prednosti jednog i drugog tipa, desto se izvodi i kombini_rana regulacija, tj. elektropneumatska.
225
13.1. REGULACIJA OPTERECENJA
Regulacija opteredenja obuhvaca regulaciju kolidine goriva koja se dovodiloZiStu, ovisno o kolidini pare koja se u pojedinom trenutku odvodi i2 generatorapare.
Glavni impulsni signal u sistemu regulacije optere6enja moZe biti tlak pare iprotok izlazne pare ili oboje zajedno. Glavni je parametar regulacije tlak parekoji treba da regulaciju odrZava konstantnom , bez obzira na opiereienje genera-tora pare, odnosno protok izlazne pare. Kada tlak pada, znatidaraste opteredenje,pa treba poveiati proizvodnju pare i obratno; kada tlak raste, znadi daje trenutnapotroinja pare manja od proizvodnje, pa smanjivanjem kolidine goriva trebasmanjiti proizvodnju generatora pare. Prema tome, odstupanje tlaki od traL,ene(postavljanje) velidine mjera je razlike izmedu dovedene i odvedene topline izgeneratora pare, koju regulacija treba svesti i odrZavati sto bliZe nuli.
Na slici 13.1. prikazana je principijelna shema regulacije optere6enja genera-tora pare. Signal koji je proporcionalan tlaku pare prenosi se do regulatora (R)preko pretvarada (transmitera) tlaka (PT), gdje se usporeduje s postavnom vrijed-n956u. rzlaziz regulatora (R) je signal koji u svakom trenutku predstavlja propor-cionalnu velidinu kolidini topline potrebne za odrLavanje konitantnog itata. talsignal prolazi kroz stanicu za izbor nadina regulacije (lVA - rudno/automatski),odakle dolazi do regulacijskog ventila kojim se, preko odgovarajuieg servoureda-ja, odreduje kolidina potrebnog goriva.
-rO' 9 /iIIL -
i(\1) n-r
III
I
L _ _ .
T '
IIII
-_l_t ll H / A lf
I
L -
PT
FT
\
I
226
Sl. 13.1. Shema regulacije optere6enja
- - - - - - J
Da bi se ubrzao odaziv regulacije,protoka preko pretvarada (FT), dime se,prethodi promjeni tlaka i tako postiZereguliranog parametra (tlaka pare).
u sistem regulacije uvodireagiranjem na promjenufinija regulacija s manjim
r7p:elektro-pneumatski vod;. -prenosnik signala
se jod signalprotoka pare,
varijacijama
,r. pneumatski_____e lek t r i in i
vodvod
l ri t-i r.rr?l-ft
sl' 13.2. Shema automatske regulacije optere6enja dvaju brodskih generatora pareIzvor: 26, 8
227
Usporedo s promjenom kolidine goriva regulira se i kolidina zrakazaizgara-nje. To obavlja posebni regulator za odnos izmedu zraka i goriva, koji dobivaulazni signal protoka goriva, a istovremeno radi korekcije usporeduje s trenutnimsignalom protoka zraka. Na tom dijelu takocler postoji stanica (H/A) za biranjenadina regulacije zraka - rudno/automatski. Rudno se obidno koristi kod nekihkorekcija ili poreme6aja u sistemu regulacije.
Slika 13.2. prikazuje primjer automatske elektro-pneumatske regulacije izga-ranja dva glavna brodska generatora pare u paralelnom radu.
13.2. SISTEM ZA UPRAVLJANJE GORIONICIMA
Kod usavr5enih izvedbi generatora pare, sistemu regulacije optereienja odno-sno kolidine goriva za izgaranje, pridodaje se sistem za upravljanje gorionicima stzv. logikom djelovanja. Njegova osnovna funkcija je da upravlja gorionidkimuredajima tako da se osigura sigurnost pogona, odnosno da se sprijeii mogu6nosteksplozije u loZi5tu.
Logika sistema za upravljanje gorionicima daje logidni slijed djelovanju blo-kadnih ventila goriva,. klapni za regulaciju kolidine zraka, uredaja za paljenje iispiranje gorionika te sistema za provjetravanje loZi5ta.
Redoslijed i vrijeme trajanja pojedine operacije definirani su programomlogike, ovisno o tome da li se pali prvi gorionik, sjede6i gorionik ili se gase pojediniili svi gorionici u normalnim ili izvanrednim (emergency) situacijama.
Zadatak kontrolnog sistema za upravljanje gorionicima je da osigura pravilnoprovjetravanje loZi5ta radi spredavanja eksplozije prilikom prvog paljenja gorioni-ka, da kontrolira da li se gorivo rasprskava uz odgovarajuiu temperaturu i tlakte da se nakon potpale kontinuirano odrZava plamen u loZi5tu.
Bilo koji poremeiaj koji u toku pogona moie ugroziti sigurnost rada iliuzrokovati nepodudaranje s programom logike prilikom potpale djeluje na tzv.blokadne brzozatvarujuie ventile za gorivo, koji se tada automatski zatvaraju iobustavljaju daljnji rad generatora pare.
Kontinuiranost i stabilnost plamena u loZi5tu kontrolira se foto6elijama, kojeu sludaju eventualnog poremeiaja djeluju na zatvaranjebrzozatvarajuiih ventila,da bi se sprijedio ulazak goriva kada nisu osigurani uvjeti paljenja i izgaranja.
13.3. REGULACIJA VISKOZNOSTI GORIVA
Efikasnost procesa izgaranja znatno ovisi o pravilnom odrZavanju tlakaviskoznosti goriva ispred gorionika. Kvaliteta goriva desto se mijenja, a timenjegova viskoznost, koju treba da se radi efikasnog rasprskavanja pode5avaodrLava na velidini na kojoj gorionici optimalno rade. To se dini zagrijavanjemna odgovarajudu temperaturu.
Na slici 13.3. prikazana je principijelna shema regulacije viskoznosti goriva.Viskoznost se mjeri uredajem (viskozimetrom) kod kojega se promjena mjerene
228
r-----79!-i r-rC/
GORIVO PREMA
GORIONICIMA
zAGRUACGORIVA
Sl. 13.3. Regulacija viskoznosti goriva
velidine odituje u promjeni razlike tlaka na ulazu i izlazu nnjega. Tako izmjerenavelidina se, preko pretvarada razlike tlaka (Dpr), prenosi do rEgulatora (Rj, gdjese usporeduje s potrebnom velidinom pa se u skladu s time pod"esava ,"guiu.Iiriliventil za ulaznu paru kojom se-zagrij.avagorivo do temperatuie kod koje se poriiz"potrebna viskoznost za rasprskavanje.
1 3.4. REGULACIJA NAPAJANJA
Sistem regulacije napajanja treba da automatski podeSava ulaznu kolidinunapojne vode s obzirom na kolidinu izlazne pare. Kod generatora pare s parnimbubnjem to se dini odrzavanjem razine vode u njemu ia traZenoj visini. Sistemregulacije razine vode u parnom bubnju moze biii tzv. jednokomponentni, dvo_komponentni ili trokomponentni.
Jednokomponentna regulacija (slika 13.4), kao sto se iz samog nazivauodava,temelji.se na mjerenju samo jedne velidine, a to je razinavodi u bubnju. Tomjerenje moZe biti na principu plovka ili velidine .urtik" tlaka koja se prijenosni-kom (DPT) prenosi do re,gulatoia (R), gdje se usporeduje s trazenom vrijednosiupa se- na temelju toga podesava otvaranje regulacijskog ventila za napajanje, dimese odrZava potrebna razina vode. Takva vrita regulaiije, zbog svoj" tromosti inepreciznosti, udovoljava. zahtjevima generatora pare malog kipaciteta, s malimpromjenama optereienja i s minjim ralnim tlukorri-u. Njezin *'nourrl nedostatakje pojav.a laLnog signala porasta razine vode u podetnom trenutku, kod naglogpoveianja optere6enja, zbo-g intenzivnijeg isparavanja i odredenog porasta speci-fidnog volumena vrele vode u bubnju. ia pojava Lzrokuje suproini impuls na
229
Sl. 13.4. Jednokomponen-tna regulacijanapajanja
Sl. 13.5. Dvokomponentnaregulacijanapajanja
Sl. 13,6. Trokomponentnaregulacijanapajanja
regulacijski ventil u podetku perioda djelovanja regulacije. Naime, umjesto otva-ranja, zbog vedeg oduzimanja pare nastaje zatyaranje, tako da imamo duZe njiha-nje regulacije prije nego se opet uspostavi stabilno stanje.
Opisani nedostatak djelovanja laLnog signala otklanja se primjenom dvokom-ponentne regulacije napajanja (slika 13.5), jer se osim razine vode u bubnju mjerii protok izlazne pare. Na taj nadin podetni signal za djelovanje regulacije dajeimpuls protoka pare, a korekcija se vr5i s obzirom na potrebnu razinu vode ububnju.
JoS kvalitetnija regulacija, s brzim podetnim odzivom i kratkim wemenomstabilizacije, postiZe se trokomponentnom regulacijom (slika 13.6), gdje se kaotreii regulacijski impuls uvodi protok napojne vode. Princip te regulacije je dase mjeri i odrZava ravnoteza izmedu protoka izlazne pare i ulazne napojne vode.Zbog pojave bilo koje razlike tzv. diferencijalni relej (DFR) djeluje na regulator(R) kojim se napajanje regulira brzo i kvalitetno.
OdrZavanje razine vode u zadanom podrudju vrlo je vaZno radi sigurnostipogona, pa su poremeiaji s nedopuStenim odstupanjima povezani aktiviranjemalarmnih signala (zvudnih i svjetlosnih), a u jo5 teZim sludajevima djelovanjemblokada - zatv ar anjem brzozatv araj u6ih ventila za gorivo.
Naime, zbog prekomjerne razine vode u bubnju opasno je da se voda povudeu pregrijad, koji se tada >zasoljava<<, a u joi teZim sludajevima moZe se dogoditihidraulidni udar u parnoj turbini zbog ulaza neisparene vode. Ako voda padneispod dopu5tene granice, u opasnost se dovode ogrjevne povriine isparivada, gdjezbog nedostatka vode vrlo brzo moZe nastupiti pregrijavanje odnosno pregaranjematerijala, a time i havarija generatora pare.
13.5. REGULACIJA TEMPERATURE PREGRIJANJA
Sistem za regulaciju temperature pregrijanja ima zadatak da odrZava tempe-raturu izlazne pregrijane pare na odredenoj velidini, uz Sto manja odstupanja.
230
jr
$
Veie promjene temptoplinsko opteree"ni.e,1l#"1flitlJi1",^1"1! y toku. pogona Stetno utjedu na;:ilff t:J,'#T::',i,T#*:ll^::,1'.1"-'-1,r14;ti".:;"TJ;'#liii:,'::o"-* ItilI ";o';,;;""i,,loll;J?lh::,ffture.pregrijanja obidno ie iS"C.iz^::::;l::i::'!::::l;:t:,";i;q;.'6#"?ilix-T':x;J;f ?"f;rada, a naroi i to iuoi
" J-- -J" vY pvv6 P'vr
_::^_:^ ^- : . J promJene optereienja. Nai
lll;#,?.::",:i:t*:l';,'"# j#;'":',1ll;"lilTi;,ll'"1T,ffJ'l1ffi.,""?,15ffj$9,i"',:li"#':":^*:,,1";-y:iffi fi d;'?tilq'HT"Hf"'iffi l:ffi'":li::Jg;*:::l,llr^':^'-1;rd;1i;lt;,rffi i:"#ff #"':oJ[:l'"T$i':::*:::,,::"?:""r,,1'j:ff n;i-n**" n"Ls"e"I'ti"ii,i"""'#:T1r1,1,'i;ffi,* :t*varaj
u6u reguriciju,' r<o1 a' se u osnovi moze il;;;;ilT'i#:i""",1;1. regulacija s dimne strane.2. regulaci ja s parne strane.
13.5.1. Regulacija s dimne strane
Princip tog nadina re::]::li:1"" p-rnj:nl kolidine. dimnih ptinova koji strujepreko ogrjevnih povrsina pregrijaia pare. i.ru ral se naein mijenja predana koridinatop.line. odnosno prilagodavi ie ternperatura pregrijanja u skladu s trazenomvelidinom.Nastrujavan" u"i"]li dimnih prinova preko.pregrijada regurira se zaklopkama
;:;:""* kanalu, koje se pokre6u u skladu s dj;lo;a;je; offiuru;uieg regula_
Na slici 13.7. prikazane su tri izvedbe regulacije temperature pregrijanja sdimne strane' Kod sistema 1) pregrijad je ugraden u dijelu dimnog kanala, dokje u preostalom prostoru ugraden-konu"ttiu.-ni ,"op irpiii*rul^oi-ni- zaklop_kama (4,5) odreduje se kolidina dimnih plinova koji struje preko pregrijada i nataj nadin se postiZe Zeljeni efekat regulacile.
fr-
l) Legenda:1-loZiste, 2-pregdiad, 3-konvektivnlsnop isparivada, 4_regulacijskeormne. zaktopke iza pregrljada,c-regutactJske dimne zaklopke izakonvektivnog snopa isparivada
3) Legenda:'1 -zagrijad vode,2-pregrijai pare,3-pregrijaC pare,4-medupregrijaC,s-pregrijac pare,6-regulacijski zagrijad r,ode
Sl. 13.7. Regulacijatemperature pregrijane pare s dimne strane
z J l
Na slidnom principu djeluje sistem 2). U jednom dijelu dimnog kanala smje-Sten je pregrijadki snop cijevi, a u drugom dijelu regulacijski snop zagrijada vode.Pregrijanje se regulira usmjeravanjem dimnih plinova dimnim zaklopkama iza tihogrjevnih povriina.
Sistem 3) je primjenljiv kod generatora pare s ugradenim medupregrijadem'Dimni kanal je podijeljen na tri dijela: u jednom je smje5ten medupregrijad, udrugom pregrijad, a u tre6em regulacijski zagriiat' vode. Dimnim zaklopkama naizlazu pode5ava se protok kroz njih, a time i temperatura pregrijanja i medupre-grijanja. Namjena dvostrukih dimnih zaklopki iza kanala s medupregrijadem je
da potpuno zatvore prolaz dimnih plinova preko medupregrijada kada brod mane-vrira (voZnja krmom), odnosno kada nije potrebno medupregrijanje. Na taj senadin, kada nema strujanja pare kroz cijevi medupregrijada, spredava njihovopregaranje zbog nedovoljnog hladenja.
13.5.2. Regulacija s parne strane
Sistemi za regulaciju temperature pregrijanja s parne strane rade na principuhladenja pare na izlasku ili u medustupnju. Nedostatak sistema s hladenjem parena izlasku je to 3to je materijal pregrijada podvrgnut visokim temperaturama(ve6im od traZene), jer se hladenje provodi tek nakon toga. Stoga se taj nadinprimjenjuje samo kod manjih jedinica s niZim temperaturama pregrijanja (do400'c).
Danas se uglavnom koristi hladenje u medustupnju, tj. izmedu prvog idrugog stupnja pregrijada. Time se spredava da materijal drugog stupnja pregrijadabude nepotrebno podvrgnut visokim temperaturama.
Para se moZe hladiti indirektno, s pomo6u povr5inskih rashladnika, ili direk-tno, u5trcavanjem hladnijeg medija (napojne vode, kondenzata, zasiiene pare) ustruju pare.
Na slici 13.8. prikazan je nadin regulacije temperature pregrijanja na izlazu,mije5anjem sa zasi6enom parom, a na slici 13.9. ubrizgavanjem napojne vodeizmedu prvog i drugog stupnja pregrijada.
232
Sl. 13.8. Regulacija temperature pregrijane pare mijeianjem sa zasi6enom parom
s -1
DRUGI STUPANJPREGRIJACA
Sl. 13.9. Regulacija temperature pregrijane para ubrizgavanjem napojne vode
Danas se za regulaciju temperature pregrijanja vrlo desto koristi sistem shladenjem u medustupnju s pomoiu povrsinskog rashladnika smjestena u vodnomprostoru parnog bubnja ili u vodnom bubnju (slika 13.10).
€r --.I
IIt +
DRUGI STUPANJPREGRUACA
-&;------ i
sl. 13.10. Regulacija temperature pregrijane pare pomodu povrsinskog hladnjaka
Na slidnom principu djeluje i sistem prikazan na slici 13.11, s tom razlikomSto je ovdje povr5inski rashladnik ugraden u zradni kanal ispred gorionika. Tu separa hladi zrakom koji odlazi prema gorionicima, a samo pode5avanje omogu6enoje promjenom kolidine koja struji preko rashladnika odnosno koja ga obilazi.Strujanje zraka usmjerava se zaklopkama u zradnom kanalu.
Sistem automatske regulacije pregrijanja moZe biti jednokomponentni, dvo-komponentni ili vi5ekomponentni, ovisno o tome koliko je mjernih mjesta uklju-deno u regulacijski krug.
Najjednostavnija, a i najnepreciznija je jednokomponentna regulacija, gdjena regulator djeluje jedna mjerna pozicija (na izlazu iz pregrijada). Nedostatakje Sto regulacija podne djelovati tek nakon Sto se poremetila odredena velidinana izlazt iz generatora pare, dakle sa zakaSnjenjem i odstupanjem.
Znatno povoljnija i danas najde56e kori5tena je dvokomponentna regulacijatemperature pregrijanja. Ovdje na regulator preko pretvarada djeluju velidinetemperature koje se mjere iza prvog i drugog stupnja pregrijada. Naime, dimnastane neka promjena u toku pogona, odmah se to uodava na mjernom mjestuiza prvog stupnja pregrijada, Sto djeluje na regulator da zapodne s regulacijomprije nego je poremeiaj nastao na izlazu iz generatora pare. Time je postignutaznatno ve1abrzina odziva regulacije ive1a preciznost djelovanja.
13.11. Regulacija temperature pregrijane pare pomo6upovr5inskog hladnjaka u zradnom kanaluLegenda: 1-primarni snop pregrijada, 2-sekun-darni snop pregrijada, 3-regulacijski ohladivadpare, 4-regulacijske dimne zaklopke
xlN l
! rV14 lv l I
/ ll,________*.,.i l a -
l l t t ' - -'-l
I rI
sl.
234
13.6. AUTOMATSKI RAD GENERATORA PARE
Danas se izvode brodski generatori pare s potpuno automatiziranim pogonom,koji omoguiuje kontinuiran, ekonomidan i siguran radbez prisutnosti eoul"tu ustrojarnici. Pritom su sve funkcije regulacije medusobno povezane u zajednidkisistem koji udovoljava spomenutim zahtjevima. Na slici 13.12. prikazana jL shematipidnog pneumatskog regulacijskog sistema brodskog regulatoia pare. ukljudenaje regulacija optere6enja, napajanja te temperature pregiilanja. Kao sto je vidlji-vo, regulacija optere6enja je dvokomponentna, a temelji se na tlaku i protokupare. Regulacija napajanja je trokomponentna s mjerenjem protoka pare, protokavode i razine vode u bubnju. Regulacija temperature pregrijinja je dvokomponen-tna, na bazi temperature i tlaka izlazne pregrijane pare.
Sl. 13.12. Shema kompletne automatske regulacije brodskog generatora pareLegenda: l-prijenosnik signala protoka, 2-prijenosnik signala tlaka pare, 3-regulator tlakapare, 4-daljinskog podelavanje optere6enja, 5-sumarni relej, 6-glavna servostanica, 7-servo-stanica za gorivo, 8-birad signala, 9-prijenosnik signala razlike pritiska, 10-radunska jedinica,ll.-relej odnosa gorivo/zrak, l2-daljinsko pode5avanje odnosa gorivo/zrak, l3-regulator od-nosa gorivo/zrak, 14-regulator ventilatora, 15-servouredaj ventilatora, 16-prijenosnik signalaodnosa gorivo/zrak, l7-prijenosnik signala razine vode, 18-prijenosnik signala protoka na-pojne vode, 19-sumarni relej, 20-regulator napajanja, 2l-servostanica napojne vode,22-pi-jenosnik signala temperature,23-temperaturni relej,24-pode5avanje ventilatora, 25-regula-tor temperature, 26-rudna servostanica temperature, 27-birad signalalzvor: 22,23
235
utjecaja na kontinuiran i sisuranveliku paZnju, jer u protiv"nom
rad, pa je tom problemu potrebno staino obraCatiposljedice mogu biti vrlo te5ke.
14. VODA ZA BRODSKO PARNOPOSTROJENJE
Priprema i obrada vode za generatore pare imaju jedan od najznadajnijih
14.1.1. Sirova (prirodna) voda
sto se tide sadrZanih sastojaka, najdis6a -prirodna voda je kisnica. Dok padakroz atmosferu kisnica otapa plinove iL okoline, odnosno ,ilrjii_oiotrid i kisik.Zbog ugljik-dioksida raste nleiino svojstvo otapanja razliditif,'minerala s kojimase dodiruje prolazeci nadzemnim i podzemnim^povrsinama. Nu tu; nadin kisnicaotapa i kalcij-karbonat, koji drzi u olopljenom stanju u obliku kalcil_hidrog"rrtu._bonata, u skladu s jednadZbom:
1 ,2.3 .
14.1. VRSTE VODE
,Zlpimi,enu na brodovima razlikujemo, prema kvaliteti, tri glavne vrste vode:srrova vocla-morska voda,destilirana voda.
CaCO, + H2O + CO2 = Ca (HCOr)2
Y:*^,:j"ry ,_q!.d:r. \1aztitite.9ryq" sastojke iz stijena s kojima se
|1f;#,F;SAu?:1":,',11ll1lTi,:1t3?stezii-hi81d;ii;;;,;';ii"io,ij,ffi *"lli*-?iP^:
ji'"":,;f '":1!f irI*,;:';::lf rt"o j;,;;;;?t):;;ri#i;;rbiT:-*:11 T:lt YPSI'l,T:X-ll;l'iI"j Yc.(.N-o:),, ""t'.if:'"o;;*eo;,;,.r:-#::1,Y,.l*l1lll',,'". l:r.?N,g:, 1lic1'^ai9r<-sii sio"'il1;;"t ;;;i6ttd#li ;i;malim kolidinama), ugljik-dioksid iO, i kisik Or.
Y":ii f :]:1ll*: j"qyi hidrogenkarbonite kalcija, magnezija iri natrija,lX\l^*^,i1!:11' !'l d- di ni vo du kise I o m . I.{ai m e, uo a u, riG;-;;il;,;;ilffi ihidrogenkarbonate.
Za primjenu vode u generatorima pare najnepoZeljniji su sastojci kalcijevihi magnezijevih soli, koji na ogrjevnim povr5inama dine tzv. kamenac i sastojcikoji imaju korozivno svojstvo (kisik, ugljik-dioksid, kloridi).
14.1.2. Morska voda
SadrZaj mineralnih sastojaka u prirodnoj sirovoj vodi je od 0,05 do 1,0 kg/m3
Karakteristidan uzorak morske vode ima sastav:kalcij-hidrogenkarbonat, Ca (HCO), - L80 g/m3,kalcij-sulfat, CaSOo - 1220 glm3,magnezij-sulfat, MgSO4 - 1960 glm3,magnezij-klorid, MgCl2 -330 glm3,natrij-klorid NaCl - 25600 glm3,manje kolidine ostalih mineralnih soli.
14.1.3. Desti l i rana voda
Destilirana voda, koja se dobiva isparavanjem morske vode, ima visok stupanjdisto6e ako nema odno5enja (carry-over) iz isparivada. Pri ispravnom djelovanjuuredaja dobivena voda sadrZi manje od 4 mg/l otopljenih ukupnih tvari.
Medutim, izlazna voda sadrZi otopljeni ugljik-dioksid s kojim se dodirujeunutar isparivada. Zbog toga voda postaje kisela pa je nuZna njezina kemijskaobrada da bi se korozija svela na najmanju mogu6u mjeru.
Tamo gdje je nuZna izlazna voda takve kvalitete da sadrZi manje od l mgAotopljenih soli, poZeljna je dodatna obrada,Sto se dini prolazom ktoztzv. ionskeizmjenjivade. Na taj se nadin postiZe izlazna kvaliteta vode sa sadrZajem otopljenihsoli manjim od 1 mg/1, a istodobno se odstranjuje ugljik-dioksid.
14.2. POGONSKI PROBLEMI U GENERATORU PARE SVODNE STRANE
Osnovna svrha pripreme i obrade napojne vode za generatore pare je da sesprijede nepoZeljne pojave zbog kojih nastaju pogonski problemi, o5te6enja izastoji u radu.
14.2.1. Kamenac
TaloZenje kamenca na ogrjevnim povr5inama generatora pare uzrokuje sma-njenje prijelaza topline sa strane dimnih plinova na vodu i paru, zbog dega sesmanjuje efikasnost rada, a ujedno raste toplinsko opteredenje materijala, StomoZe vrlo brzo uzrokovati pregrijavanje materijala, promjenu njegove unutarnjestrukture i puknu6e cijevi.
238
Unutar generatora pare moZe nastati nekoliko oblika korozije, ali najdesia iuj edno naj intenzivnij a j e t|v .. pi t t i n g-kor ozij a zb o g dj;i;;;i; ;iouo o.rog ki sika uvodi.l Takva korozija uzrokuje vrlo*brzo rok-alno,iunjiuu"l" inut".ijala, a konadnaje posljedica propusranje radnog- dijela generatora pare. osim toga, produktikorozije se strujanjem og"g:".i titozi nuiojedinim oi;"i""r-"^-etalne povrsine,stvarajuii taloge tvrdih oksidnih.naslaga, koj! p.oveea;;i";a;; p.il"noru topline,sto opet moze uzrokovati pregrijauunJ" *ui.riJata crlevi i nlino'vl oste6enje.
14.2.g. Odno5enje
14.2.2. Korozija
Nedistoie u napojnoj u99i. ".
obliku otopljenih sori i suspendiranih dvrstih:*::^X:':::1..':1 I :: ( u g u 1 euj u ) zb o g i sp a rJv;il; ;;;,; ; ;;;:;", #;;":" ; il;::l 3.1.jli,f ::.y pf:i:l P.l | "il, "jj " irt u1 n_., r.iprir"" "" i" ffi ;;,: ; ; #";(eng.. carry-.9ver), To uzrokuje iarozenie sJ;"th'Jiirh soli na unutarnjim stiienkamacijevi pregrijada i lopatica tuibina.
TaloZenje soli na stiienkamacijevi i njihovo oSteienje.
TaloZenje soli na lopaticama uzrokuiep.o..1tl otpora srrujanju i poveianje aksijalneaksijalnog (odrivnog) lelaia.
pregrijada uzrokuje pregrijavanje materijala
smanjenje efikasnosti rada turbine.sile, koja moZe dovesti do oSteienia
14.3. PRIPREMA I OBRADA NAPOJNE VODE'
Priprema i obrada napojne vode vrlo je .bitna radi spredavanja pogonskihproblema koji mogu nastati na vodnoj strani ogrjevnitr powsl'na lJn"ru,oru pur".
1 4.3.1, Spredavanje stvaranja kamenca
Kamenac ima sloZen sastav. Karakteristidrri sastojci kamenca i taloga unutargeneratora pare su kalcij-karbonat, kalcij-sulfat, silikatni spojevi, tatlil_rosraqmagnezij-hidroksid, magnezij-fosfat te i.erjezni i bakarni otsioi.Fizikalne osobine.kamenca vrlo su piomjenljiv;, ; ;;;ajvise o sastavu iuvjetima u kojima nastaje.uzrodnici tvrdoie vode su topive soli kalcija i magnezija. Kada se one nalazenup-9J.ngj vodi za generatore pare, stvara se ialog t"amenca.Kalcijeve i magnezijeve soii mogu se podijeliti u Jui;" .tupi"".
tUpotrebljava se i naziv rupidasta ili kisikova koroziia.
239
1. Hidrogenkarbonati kalcija i magnezija, koji se lako razgraduju pod utjecajemtopline, stvaraju tzv. alkalnu tvrdoiu koja se katkad zove i privremena (karbo-natna tvrdo6a).Razlaganje tih hidrogenkarbonata pod djelovanjem topline moZe se predstavitijednadZbama:
Ca(HCO)r ---------------- CaCO3 + CO2 + H2O,
Mg(HCO), - MgCO3 + CO2 + H2O.
Na taj se nadin ugljik-dioksid oslobada unutar generatora pare i uzrokujekiselost kondenzata pare.
Tragova magnezij i kalcij-hidrogenkarbonata moLe biti takoder u destiliranojmorskoj vodi. Oni se razlaLu unutar generatora pare, stvarajudi netopive karbona-te, koji, ako se ne odstrane odsoljavanjem, stvaraju taloge na stijenkama ogrjevnihpovr5ina.
2. Kloridi, sulfati i nitrati ne razlaLu se u procesu isparavanja. Oni dine tzv.nealkalnu tvrdoiu, koja se zove i stalna (permanentna, ostatna, nekarbonatna)tvrdoda.Kod generatora pare s niskim radnim tlakovima (do 15 bara), gdje je ukupnododavanje napojne vode u zatvoreni ciklus manje od 2"h, obidno se koristiunutarnja obrada vode s natrij-fosfatom ili natrij-hidroksidom. S pomo6u tihkemikalija spredava se taloZenje ostatnih soli, koje se onda odstranjuju odso-ljavanjem vode, odrZavajudi pritom njihovu koncentraciju unutar generatorapare u dopuStenim granicama.
240
Sl. 14,1. Izgled presjeka cijevi s unutra5njim naslagama kamenca
Takoder, u destiliranoj morskoj vodi moZe biti tragova kalcij i magnezij-sulfata,klorida i nitrata, koji se opet, dodavanjem natrij-fosfata i natrij-hidroksida,odrZavaju u otopljenom stanju, i tako se spredava njihovo taloZenje.
Stvaranje naslaga i taloga na stijenkama ogrjevnih povrsina smanjuje prijelaztopline, poveiava izlazne gubitke osjetne topline dimnih plinova i povisuje ridnutemperaturu metala, dime se on postupno pregrijava, mijenja unutarnju strukturui konadno puca.
Intenzivno talozenje naglo smanjuje slobodni presjek strujanja radnog medija(vode), pa moZe nastati lokalni prekid cirkulacije, a onda i vrlo brzo p,rcanjecijevi i prisilno obustavljanje pogona generatora pare. Na slici 14.1. prikazan jeizgled presjeka cijevi s naslagama kamenca, Sto je posljedica neodgovaraju6eobrade vode u pogonu generatora pare.
Glavni nosilac Stetnih sastojaka u vodi generatora pare je ulazna napojnavoda, pa stoga njezinoj >disto6i< treba obratiti najve6u paZnju:1) kada god je to mogu6e, upotrebljavati samo kvalitetnu destiliranu (evaporira-
nu) morsku vodu;2) spredavati pojavu odno5enja (carry-over) iz isparivada (evaporatora);3) spredavati gubitke kondenzata iz sistema, da bi se svela na minimum kolidina
dodatne vode;4) spredavati mogu6a zagad,enja slanom vodom. Ona mogu nastati
nja kondenzatora, odno5enjaiz isparivada (evaporatora) i zbogzbog propu5ta-
razliditih drugih
pare nije prethodno potpunounutarnju kemijsku obradu,
zagadenja povratnog kondenzata.
Kad napojna voda koja se dodaje u generatordemineralizirana, nuZno je provesti odgovarajudukoia treba da:(1) sprijedi stvaranje kamenca zbogtaloLenja spojeva koji dine tvrdodu vode;(2) muljevite taloge udini neprianjaju6im na metalne povr5ine;(3) sprijedi pjenjenje unutar parnog bubnja, a time i mogu6nost nastajanja uvjeta
za odno5enje (carry-over);(4) sprijedi unutarnju koroziju zbog djelovanja otopljenih plinova u vodi.
Kemikalije koje se obidno koriste za kemijsku obradu vode unutar generatorapare su natrijeva luZina i razliditi oblici natrij-fosfata (natrij-dihidrogenfosfat, na-trij-hidrogenfosfat i natrij-fosfat). One imaju svojstvo da veZu nepoZeljne kalcijevei magnezijeve soli koje dine tvrdoiu vode, spredavajuii tako njihovo taloZenje naogrjevne povrsine, a novonastali spojevi se pri prekomjernom porastu koncentra-cije odstranjuju postupkom kontinuiranog ili diskontinuiranog odsoljavanja.
Kad se za napajanje generatora pare upotrebljava voda lose kvalitete, pri-mjena natrij-fosfata za unutarnju kemijsku obradu moZe takoder uzrokovati te-Skoie zbog stvaranja tvrdih naslaga fosfata. Tada je bolja obrada bez fosfata,odnosno kombinacija tzv. alkalnog tretmana s poliakrilatima.
Bez obzira kakav se nadin obrade vode primjenjuje, nuZno je povremeno, uodredenim intervalima, a ovisno o kvaliteti vode, odsoljavati radi iipustanja mu-ljevitog taloga, suspendiranih destica Leljeznog i bakarnog oksida donesenih iznapojnog sistema i otopljenih soli koje se koncentriraju u vodi (ugus6uju) zbogkontinuiranog isparavanja. Na taj se nadin odrLava disto6a odnosno kvaliteta vodeu dopu5tenim granicama unutar generatora pare.
241
1 4.3.2. Spredavanje korozije
Korozija je u biti reakcija oksidacije, koja moZe poprimiti razlidite oblike.NajdeS6i oblici olte6enja zbog korozije u generatorima pare su pitting ili
rupidasta korozija, korozijsko odnoSenje te korozijski zamor. Na slikama L4.2,1,4.3. i 14.4. prikazane su posljedice djelovanja korozije na unutra5njim stijenkamaciievi.
St. 14.2. Izgled unutra5nje povriine cijevi pod djelovanjem >pitting<-korozije
242
Sl. 14.3. Korozivno djelovanje vode zbog niske pH-vrijednosti
Sl. 14.4. Posljedica korozivnog odno5enja materijala zbog djelovanja ugljidne kiseline u powatnomvodu kondenzata
. . Meqal koji je u dodiru s vodom. kiselom ili alkalnom. podloZan je procesuoksidacije, a oksidirajudi.agens obidno je vodikov ion. Na taj nadin-Leijezo seznatnobtie otapa u kiseloj tekuiini koja ima visoku koncentraciiu vodikovih iona.- Bududi da je korozija elektrokemijski proces. moze se pojednostavljeno pri-kazati kao
Fe ------------+ Fe2+ + 2 elektrona.
Reakcija se nastavlja uz prisustvo kisika, pa slijedi
4 elektrona + 02 + 2H2O -_-->4OH-.
ova jednadZba objasnjava proces korozije u distoj vodi, u kojoj oslobadanjemhidroksidnog iona raste pH vrijednost vode na mjestu zbivanja pro."ru, sve dokmetal, voda i produkti korozije ponovno ne budu u ravnoteZi.
'
-. Procesi korozije koji se zbivaju unutar generatora pare sloZene su reakcije,ali se u osnovi moZe navesti da su izravno ili neizravno uzrokovani kisikom,ugljik-dioksidom ili nekim solima kao Sto je magnezij_klorid... - Pojava korozijskogzamora materijala nastaji kada se metal dodiruje s koro-
zijskim medijem, a istodobno je podvrgnut promjenljivim (izmjenidnim) napreza-njima.
Pojava tzv. kaustidnog loma posljedica je dodira delika s otopinom koncentri-rane natrijeve luZine na pozicijama gdje je koncentracija naprezanja (npr. varovikoji nisu odZareni).
Prema tome, da bi se izbjegle navedene pojave korozije, nuZno je uklonitiutjecajne uzroke koji pogoduju njihovom nastajanju, a to se dini pravilnim postup-cima obrade vode: termidkim otplinjavanjem i t<emllstim odvajanjem sloilodnJgkisika.
243
r i t ir f r i
a ' l '/4,9, 3, TermrCko olplnyb ranl?
Postupak termidkog otplinjavanja sastoji se od zagrijavanja napojne vode dotemperature na kojoj voda ima najmanju sposobnost da sadrli slobodni kisik(100 - 130"C) i njenog raspr5ivanja u protustruji s parom koja ga zatim odvodikroz odu5ni prikljudak otplinjivada. Na taj nadin uspijeva se odstraniti otprilike90 do 95% slobodnog kisika iz napojne vode.
14.3.4. Kemijsko odvajanje kisika
Za normalan i trajan pogon potrebno je da udio slobodnog kisika u napojnojvodi ne prelazi0,02mglu generatorima pare s radnim tlakom do 40 bara, odnosno0,01 mg/l kada je radni tlak od 40 do 80 bara.
Takvi uvjeti obidno se ne mogu posti6i samo termidkim otplinjavanjem, veitreba dodatno upotrijebiti joi kemijsku obradu, najdeS6e hidrazinom ili natrij-sul-fitom.
Hidrazin (N,HJ se kontinuirano dozira u napojnu vodu, pri demu se kisikodstranjuje kemijskom reakciiom N2H4 + Oz:2HzO * Nz.
Dakle, kao produkt reakcije nastaje du5ik, koji nije Stetan jer je inertan plin.Natrij-sulfit (Na2SO3) obidno se koristi za odstranjivanje slobodnog kisika
kod radnih tlakova do 40 bara, a njegova kemijska reakcija je
2 N a r S O 3 * 0 2 : 2 N a 2 S O a .
1 4.3.5. Spredavanje odno5enja kaplj ica
Odno5enjel je zaprljanje izlazne pare kapljicama vode iz bubnja, odnosnosolima koje ona sadrZi.
U toku rada postoji uvijek odredeno odno5enje vode s parom na ulazu izbubnja, ali u teZim prilikama, osim Sto varira temperatura pregrijanja, to uzrokujei vrlo Stetne posljedice u radu pregrijada i turbine. Naime, soli koje su sadrZaneu vodi unutar parnog bubnja bivaju povudene s kapljicama vode pa mogu stvaratitaloge na unutarnjoj strani cijevi pregrijada, lopaticama turbina i armaturi. Stogaje takva pojava vrlo Stetna, jer o5te6uje cijevi pregrijah zbog lo5ijeg prijenosatopline, smanjuje efikasnost generatora pare i turbine, pove6ava aksijalne sile unjoj te unutarnje zaprljanje zaporne i regulacijske armature.
Prema tome, da bi se te pojave sprijedile, potrebno je Sto efikasnije odvajanjedestica vode od izlazne pare, a na to utjede nekoliko dinilaca koji mogu bitimehanidki i l i kemijski .
Najznadajniji mehanidki utjecajni faktori su konstrukcija generatora pare,razina vode u parnom bubnju i pogonski uvjeti rada.
t U rt*noj rt-dnoj literaturi desto se za to koristi engleska ijeE ,carry-overo.
244
Razina vode u parnom bubnju ima p_osebno velik utjecaj na opasnost odpovladenja kapljica vode s izlaznompurom. Moze se svrstati i ko'nstrut<tivni faktorkoji je.definiran polozajem normaln^e razine v9!e u bubnju, u iu pogonrki faktor,jer razina vode u radu varira oko normalne.visine-, ouirni o al"r,ouurr;u regulacijenapajanja i promjeni optere6enja. sto 1e razinavode visa, opurirtrt od zasoljavanjapregrijada i parne turbine je veia.Pogonski uvjeti takoder znatno utjedu na distodu izlaznepare. pri radu s vi5imoptereienjem opasnost.od povladenja kapljica vode s izraz'nom parom je veia.osfm.t!gf' nagle promjene optere6enla generatora pare, kad se mijenja razinavode-i tlak, mogu zna(ajno.pridonijeti prJbl"-r, oonbs"nju tupii"u vode iz bub_nja. Nagla poveianja potrosnje paie uirokuju odredeni i"a u'"i", a zbog toga iekspanziju vode unutar bubnja; dakre poveianje razine;;"ji. oper uzrokujeopasnost do povladenja destica vode.Kemijski faktori koji utjedu na odnosenje sori s tzraznom parom iskazuju sedvama glavnim oblicima: pjenjenjem i selekiivnim oanos"".;""isoli s parom.
. .Pjenjenje je pojava stvaranja mjehuriia na povrsini uoo". pri pucanju tihmjehurida stvaraju se sitne destiie vode koje puru tuguno "a"".i
sa sobom. stoje sadrzaj soli u vodi veii, nastali mjehuriiisu stauilnlii, pa pl"nu r.utr.uda moZeispuniti ditav parni prostor._pjenjenje vode u parnom bu"bnju *oz" uiti uzrokovanosadrZajem ulja il i organskih -aie.iia.Selektivno odnosenje soli s paiom nastaje zbog svojstva pare da otapa nekesastojke u vodi: natrij-sulfat_, nairij-klorid, .rit.i1-hiirotsia i iatrrl_fosfat. Medu_tim, treba.-da napomen_emo-
{1 taj utjecajni faktor treba uzimaii ,, ouri. samo kodvi5ih radnihtlakova (vise od 100 bara). Dakle, kod tlakova tojiru ounus uobidajeni" lud-" brodskih generatora pare seiektivno odnoseni" . pu'rorn normalno ne bitrebalo da stvara pogonske probleme.
. Ako je u toku pogona uodeno pjenjenje, valja otklonitivode u gene.ratoru pare (prodo, -oirk""uod", p.odo,
"f;u iiimaterija) i intenzivno odsoljavati vodu iz generarora pare,
koncentracija soli.
Kemijski faktori su koncentracija sori u vodi unutar generatora pare, arkarnosti unutarnja kemijska obrada vode.Konstruktivni faktori toji utjedu na pojavu odnosenja u prvom su redu radni
ll*#:::':- pjl^':::dij.l_p1l!l 9p e/ii e. r3""s [i,u"i i, "r,i,r".t;# ;fi :l:"'""".q: :f"t^"1:_:1112-nrh
i uziaznih cijevi nu u,runi.r"t" iip i "nr."rd;;;";t'iluredaja za separaciju pare.
uzrok onedi5ienjaostalih organskih
da bi se smanjila
. . Kol generatora pare.koji su zbog bilo kojih razroga podloZni pjenjenju po-trebno je u vodu dodavati posebne kemikalije"ko;" "-lni";u
io'poiuuu.
14.4. KONTROLA KVALITETE VODE
t ,:5::10""::*i,,11 s_e__u odredef-^ yr"T"lskim intervalima, a najmanjei,:l,f:
o::":: I" ll:otira kv al i t e ta vo d e.. A ko. kvali teia il;p;;;;ffi #i;velidina, odnosno ako-ie na nekoj poziciji voda oneciseena, fotreuno je uzorki
uzimati i analiz.irati ie(6e (dn .I.,o-'i+o no on+\analizirati de56e (do dvaputa na sat).
245
i i
U tablicama 74.t. i t4.2. prikazane su karakteristike napojne vode i vodeunutar generatora pare kakve treba da se odrZavaju u uvjetima normalnog rada.
Pogonsko osoblje koje je odgovorno za kontrolu i odrZavanje kvalitete vodena brodu mora najprije pravilno procijeniti i interpretirati dobivene vrijednosti,a onda Sto brZe poduzeti odgovaraju6e mjere. U protivnom, vrlo brzo mogu nastatiznatna o5tedenja generatora pare i parnih turbina.
Tablica 14.1, Preporudene karakteristike napojne vodu za vodocijevne generatore pare
lz-tor:15,24
Radnitlak/bar
Kloridi(max.) mg/ lkao CaCO3
pH Otopljeni kisik(max.) mg/l
Bakar(max.)
mg/l Cu
'Lel9zo
(max.)mg/l Fe
0 d o 1 515 do 3030 do 4040 do 6060 do 80
551,01,01,0
8,5 do 9,58,5 do 9,58,5 do 9,58,5 do 9,5
0,040,020,010,007
0,010,005
0,010,01
Tablica 14.2. Preporudene karakteristike vode u vodocijevnim generatorima pare
Radnitlakbar
Tvrdoia(rnaks.)
mg/lCaCO.
Alkalitetmg/l kaoCaCO3
Kloridi(maks.)mg/l kaoCaCO.
Fosfati
mg/lPOi
Otopljenesolimgl
ViSak sulfitaili hidrazina
Silicij(maks.)
mg/lsio,
mg/lNarSO3
mg/lNrHn
0 d o 1 5
15 do 30
30 do 40
40 do 60
60 do 80
00000
50 do 300
150 do 300
100 do 150
50 do 100
50do 80
3001501005030
30 do 70
30 do 70
20 do 50
20 do 50
15 do 30
1 5001 000
500500300
50 - 10050 - 10030- 50
0,0 ,0 ,n
0 ,
- 0,3- 0,3_ n 1_ n 1- 0,3
5J
lzvor'. 75,23
246
15. KvARovt I oSTEcENJAGENERATORA PARE
ff:li'*T*:t":*: f:::litys3 izladytu bro.iski generatori pare pro_:::ylf#::'::: f.: l' :*I:L r g d " g r"jli o " ui l. ;;"-,, b ffi;;#ffi "ff , #;provodilo preventivno odrZavanje i sprijed'o ir;;;;i;;"il""."*"ru'ir""-rj!f
Pritom posebnu paZnju valja obratiti svim radniru,u. j"""il'ri-",","r#i",'#;#":,i,fi:"i'l'",'."']*f"t',iff i?'#i"f i"i?f.:zagrijat. vode), zagrijaduzr aka, si gurnosnim ventilima, ure ctaj ima z" ;;ri;"" i;l;rr"i li_"..,li.
Y,"*'T,lll.:,:"c n;glTl,: "1-':"j" se karakteristidni kvarovi i osteienja na;; ;;;i,;;;' ;;##;;,; ; x Ti,#;snreievr n ie i nr lu I o- i ̂ - : ^spredavanje i otklanjanje.
15.1. BUBNJEVI I KOMORE
Najde.ie o.te6enje bubnjeva s unutarnje lran-e nastaje u vidu tzv. pitting-korozije, koja ima karakteristidan izgled tiasiastilr udubljenj'a s osr.i- rubovima.
ona nastaje kao posrjedica sadrzaja srobodnog tisila u vodi, a njezin meha_nyur jlrnudi se djelovanjem ierija s razriditom t"or""ri.*rion' tiritu. Ako nanekoj lokaciji (npr. ispod nekog ialoga) nedostaje tisitu .r-oonosu na okolinu,tada kisikom bogatija l,okacija pJprima"(atodno, a rotu"fu,;;;1" kisika anodnodjelovanje. Posljedica toga ji nasiajanje izralenihudubljenja na anodi, pa buduiida je proces desto autokitalitski, uito r" brzo degradi.ror.rourri materijal.Kada se na povrsini,Tur..riirr3.pregredom uod" tuku. pojave. to je znak dase dobro ne odstranjuje srobodni kisil i ivode rermidkim lotirii,;iuue.m) iri kemij_skim (dodavanjem kemikalija) postupkom.Pri unutarnjem i vanjskom.pregredu p9."-qny paZnju valja obratiti pregleduvarova svih prikrjudaka i dodatata ni uuuan:. Nur,n'.,,]t" t"ri,pr.*. odzarivanjebubnja' radi otpustanja unutarnj ih napiezanja. ni je pravirno izvedeno i l i ako jeeventualno bilo dodatnih varenjana butnju nit or,
"stol" odzarivan;e ve6 izvrseno,na varovima se mosu pojaviti duboke pukotine, t.lJ e" ,l"ai uzrokovati vrloozbiljne probleme. 2bog togu treba da i" ,rru da nije aoprrlt".ro oodatno varenjena stijenkama bubnja niton odZarivania.
247
ll''
l,;ll
15.2. CIJEVI
Osnovni uzroci o5te6enja cijevi generatora pare mogu se ve6inom svrstati uove: pregrijavanje materijala, korozija, konstrukcijski nedostaci i gre5ke pogon-skog osoblja.
O5te6enja materijala koja pritom nastaju u konadnoj fazi mogu biti: lom zbogprekoradenja vladne dvrstoie, lom zbog prekoradenja trajne dvrsto6e i lom zbogzamora mater i ja la.
Lom zbog prekoradenja vladne dvrstode moZe nastati na dijelovima pod tla-kom koji rade pri niZim temperaturama pa ne dolazi do pojave puzanja materijala,koje je karakteristidno za rad pri vi5im temperaturama. U takvim uvjetima radeuglavnom zagrijaii vode. Korozija i erozija u toku pogona moZe toliko smanjitidebljinu stijenki da zbog prekoradenja naprezanja, uslijed smanjenja zdravogpresjeka materijala, nastane lom materijala.
Lom zbog prekoradenja trajne dvrstoie karakteristidan je za dijelove kojirade na povi5enim temperaturama (pregrijadi, medupregrijadi). Trajnost materi-jala ovisna je istovremeno o velidini naprezanja i radnoj temperaturi. Prema tome,lom zbog prekoradenja trajne dvrstoie moZe nastati poradi pove6anja naprezanja(smanjenja presjeka zbog korozije i erozije), zbog povi5enja radne temperatureili kombiniranog djelovanja tih utjecaja.
Lom zbog zamora materijala karakteristidan je za dijelove koji su podvrgnuticiklidkim promjenama optere6enja. Takvo optereienje moZe biti mehanidko (vi-bracije) ili toplinsko (razliditi termidki Sokovi s naglim i udestalim promjenamatemperature materijala).
1 5.2.1. Pregrijavanje materijala
Kada nastane bilo kakvo o5teienje cijevi generatora pare, nuZno je najprijeutvrditi pravi uzrok, da bi se mogle poduzeti odgovaraju6e mjere radi spredavanjadaljnjih Stetnih posljedica. Prvi korak u tome smislu je vizualno ispitivanje mjestao5te6enja, dime se, uz odredeno iskustvo, moZe utvrditi da li se o5tedenje dogodilozbog pregrijavanja materijala ili zbog nekog drugog razloga. Najde56i primarniuzrok pregrijavanja materijala su talozi na unutarnjim stijenkama, Sto se morautvrditi njihovim detaljnim pregledom.
Sam izgled presjeka puknuia desto moZe upozoriti na to da li je cijev puklazbog porasta temperature materijala ili zbog dugotrajna i postupnijeg pregrijava-n ja.
Postupno i dugotrajnije pregrijavanje materijala, Sto se obidno dogada kadimamo talog na unutarnjim stijenkama cijevi, uzrokuje ispupdenje koje se po-stupno uzdiLe. Na kraju se pojavljuje puknu6e s tupim i debelim rubovima.Karakteristidno je da u procesu dugotrajnijeg pregrijavanja materijala ispupdenje(dir) oko puknuia nije j ako izraLeno . Sto je proces pregrij avanja materijala postup-niji i dugotrajniji, to je plastidna deformacija zbog puzanja materijala manja irasporedena je na ve6oj duljini cijevi. Pritom su vanjske stijenke cijevi prekrivenevidljivim naslagama Leljeznogoksida, koji nastaje zbog pregrijavanja materijala.
248
i
lNa slici 15-1. prikazano je karakteristidno puknuie r.ijevi prouzrokovano po-
stupnim pregrijavanjem materijala, dok slika is.2. prikazuje'sludaj koji ," ,tiozb.og naglog pregrijavanja materijala. uodljive su bitne razlike: dugotrajnije pre-grijavanje ima ostedenje u obliku blagog uzdignu6a, na kojemul" putotinu,ostrim i debelim rubovima, a kad je rijed o naglom pregrijavanju,ispupdenje jeizraienije, s velikim raspuknu6em diji iu rubovl tanki i iriien,rii.
Sl. 15.f. Izgled oiteienja cijevi zbog postepenogpregrijavanja
Sl. 15.2. Puknude cijevi zbog naglogpregrijavanja
Medutim' treba da napomenemo da takvo razlikovanje i klasifikacija puknu6acijevi jos ne otkriva pravi uzrok , ari zna(i prvo pribliZenje istini ,, sLt&ti.un;umogu6ih uzroka.
..Naglo pregrijavanje.materijala desie je.kod isparivadkih cijevi, a najdeide jeposljedica prekida cirkulacije zbog porerneiaja u napajanju, ,rrrokouuno g zast;-jem napojnih ili cirkulacijskih pumpil kvuro- urerlajiza automatsku regulaciju.. Medutim, takvi prekidi, narodito ako su kratkotrajni, ne moial'u.r"uil"t r,rro-kovati puzanje materijarai pucanje cijevi, sto znatno ovisi i o prethodnom stanjuodnosno oste6enju cijevi (korozija, eiozija) i o udestalosti slid;ih poJava.
.. U to.m sludaju mjesto puknu6a cijevi nema toliko izrahene opisane karakteri-stike pa je za utvrdivanje uvjeta potrebno primijeniti i metalogr'afsku analizu.
Pri metalografskoj analizi.koristi se svoJstvo'delika da pri p-ovisenim tempera_turama (viSe od 480'c za ugljidne delike) mijenja svoju unuiarnju struktu;, robrLe i izraLenije Sto je temperatura vi5a.
249
Slika 15.3. prikazuje fotomikrografsku snimku strukture normalnog ugljidnogdelika, kakav se obidno koristi zaizradn dijelova generatora pare. To je normalnastruktura delika, koja se sastoji od ferita i perlita. Svijetle povr5ine predstavljajuferit, a tamnije perlit. Takvu strukturu telik zadri,ava do temperature od pribliZno420"C, odnosno promjene koje se u tim uvjetima zbivaju traju duZe od vijekatrajanja dijelova generatora pare pa nemaju bitnih utjecaja na mehanidka svojstvamaterijala.
Na slici t5.4. prikazana je struktura materijala koji je pro5ao tzv. sferoidiza-ciju, Sto kod ugljidnih delika nastaje na temperaturama od 400 do 750'C. Vidljivoje da vi5e nema tamnih perlitnih zrnaca zbog pretvaranja cementita u ovalnuzrnastu strukturu. Takva promjena strukture nastaje to brLe Sto je temperaturaviSa; kod 400 do 450"C ona se zbiva vrlo sporo, a pri 700 do 750"C moZe nastativec za nekoliko sati.
' '4.. l\' '
' r . i \ ._ r t \ ,
Sl. 15.3. Mikrostruktura normalnog ugljidnogdelikaIzvor: 28, ll3
Sl. 15.4. Pojava sferoidizacije u podrudju tem-peratura 400 do 750 "CIzyor: 28. ll3
Kada je delik podvrgnut temperaturi od pribliZno 750"C, nastaje pojavaraz-ugljidenja (dekarbonizacija). Tada nestaju perlitna zrnca zbog prijelaza ugljika uplinovite sastojke u kontaktu s kisikom koji je u dimnim plinovima, a strukturamaterijala poprima oblik kao na slici 15.6.
Na temperaturi vi5oj od 750'C podinje nastajati pojava tzv. meduzrnate ok-sidacije, pri demu delik oksidira u dodiru s kisikom, Sto se narodito brzo dogada
2s0
na granidnim povr5inama kristala. Pritom slabe medukristalne veze, rastu kristalii naglo se smanjuje dvrsto6a. Na slici 15.7. prikazan je metalografski snimakstrukture materijala ugljidnog delika podvrgnutog temperaturi od priblizno 850.C.
Sl. 15.5. Izgled cijevi pregrijada pare kod koje se pojavila oksidacija unutarnjih povrSina na tempe-raturi vi5oj od 500 "C
i ' t , .
, . ' - s * . r
t ' t = l
!
- f l
' i
' i
)
st.
. :i'+.
t t . ,a '
15.6. Struktura delika pri pojavi razugijidenjana temperaturi pribliZno 750 "CIzvor: 28, lI3
15.7. Mecluzrnata oksidaciia strukture de-lika pri temperaturi visoj od 750'C
-i
I
t '
' l
st.
251
i
15.2.2. Korozija s unutra5nje strane
IJ osnovi, svi oblici korozije koji se pojavljuju na dijelovima generatora parepod tlakom nastaju zbog reakcije metala s kisikom, ali pod specifidnim uvjetimakoji ubrzavaju taj proces, kao Sto su povi5ena temperatura, naprezanje, pH-vrijed-nost i utjecaj razliditih kemijskih spojeva. Zajednidka je posljedica uvijek degra-dacija materijala.
S obzirom na djelovanje tih utjecaja, u cijevima generatora pare mogu sepojaviti karakteristidni oblici korozije: pitting, kaustidna korozija, kiselinska koro-zija i vodikova korozija.
Najde56i oblik korozije unutarnjih stijenci cijevi je pitting, diji je nadin nasta-janja i mehanizam djelovanja vei obja5njen.
Na slici L5.8. prikazana je posljedica uznapredovale pitting-korozije na unu-tarnjoj stijenci cijevi.
Sl. 15.8. >Pitting< korozija na unutra5njim stijenkama cijevi
Kaustidna korozija moZe se pojaviti u dva razlidita oblika: kao medukristalnakorozija i kao kaustidna udubljenja.
Medukristalna korozija nema vidljivih vanjskih znakova, a o5teienja materi-jala nastaju iznenadno, desto s vrlo te5kim posljedicama. Njih uzrokuju luZnateotopine visoke koncentracije, a najde56e se pojavljuju kao krti lom, bez ikakvihprethodno vidljivih znakova. Tek metalografskim ispitivanjem o5te6enog uzorkamoZe se otkriti pravi uzrok. Pukotine ne prodiru u kristale, ve6 napreduju samoizmedu njih, formirajudi karakteristidni medukristalni lom. Uzroci medukristalnogloma su:
252
l .
2 .
propustanje vode iz generatora pare kroz razneoSte6enja materijala pod djelovanjemgeneratora pare,
koncentrirano naprezanje materijala u
natrijeve luZine sadrZane u
podrudju o5te6enja.
unutar
l uJi uz-y,ocl mogudi su na mjestima uvaljivanja cijevi u bubanj ili komore ii':g:l_:i:lT .\:lltl-im meduprortori- u i il#;kGil ;i;,ir \g 'usr ' ' ' ' rwuuprurrurrura. l . rnrKrosKopsKrm pukot lnama gdje
:yjJ,::dr]fr:::9" iz generatori pare. Kad je kvaliteta'uoJ" ,ig"n"raroru pareratoru pare
L?jil,i1i":.::T:i:1,1'l",imedukristalna.kaustidna rorori;u. rra"?;'*";';#j;Y:1._11^"^".9", l:'T-ul?u,na takvim s..-jerti-a;.;; i#;;r'r""ir"rj i;;""';r r r r J v v @ r u a l l l 4 l l
[:::,::'::!tj:i1,i_",1'Jotina.za kaustidni napad. Ako bar;"au,, oo spomenura:: j"l:,:^?nastaj an j e kaustidne medukristal;" k.;;;ij
" "ii l-lJ"rrrifi
,.o"# ;;nede dogoditi.
5:i1Tl1.\:rozija unutarnjih stijenki uzrokuje intenzivno stanjivanje mate-q u J r v s r r J v t u 4 t 9 -
:'1,?:?: y:T^:?:r:!::f,u':'t povrsine.-U normalnom ,uau g"n.rutora pare nema:Jl"_,i,:if:'lf_lyli llje-i moZe nastati ruo po.rq
"at* r8s"' pr"r"i";;#;i:
:* "::*:"ntl ::j:l oy*:q pore m e6a j a ; naro eito. z u d ;;*i;;i;;;';; ;;"" j.,;povratnog kondenzata, sto moze pro.rrioeiti smanjenje"
"ruiit"i"- "il;;;;
Stoga se moZe utwdi,i * : modernijih konstrukcija generatora pare, gdjevi5e nema uvaljivanih i zakovidnih spojeva, koji su pogodni Za Ia,rstienu medukri_stalnu koroziju, postoje vrlo male moguinosti tu ii"zi^ n"r,":]";".
Kaustidna korozija, s posljedicama u oblikupovrsinskih nepravilnih udublje-nja' potpuno je razliri.ia oo opirun" -"arrnirtutne korozije, i moie se pojavitina stijenkama cijevi, ispod raznih taloga. Ispod takvih ;lol; ili na pozicijamatzv' filmskog isparavanja iz vode re tnoze izluditi natriieua'iuzirru .r'poud"nojkoncentraciji (dak do nekoliko.postotaka), koja zatim.t#";";;titni magnetitnisloj metala, nakon dega podinj-e intenzivno oinosenje -ut.ir;uLu. za razriku odpi.tting-kor.ozije, ovdje su udubljenja pliia, nepravilna i podjednako raspostra_njena na ditavoj napadnutoj povislni. Takav obrik korozi;.i t"!i. nastaje kada seprovodi pravilan proglam obrade vode, kada su unutarnje poursrn" cijevi diste ikada su dobri uvjeti cirkulacije unutar generatora pare.
generatora pare.
. Vodikova korozija je pojava koja se normalno netorima pare jer nastaje kod radnih ilakoua ve6im oddetaljnije obradivati.
javlja na brodskim genera-I20 bara, pa se ovdje neie
15.2.3. Korozija s vanjske strane
Korozijska oste6enja cijevnih povriina s vanjske strane (na strani dimnihplinova) ovise ponajprije o vrsti odnosno sastavu goriva koje se koristi. Tu sel-t^*1"*TI:Il |i-:ij: zbog sumporne kiseline na n"iZetemp"iuturnirn dijelovimalzagrr;afr vode i zraka) i korozija na visokotemperaturnim dijelovima (pregrijadii medupregrijadi), \oja je r.'zrokovana spojevima teskih metaia u sastavu pepelakori5tenog goriva. Te su pojave vei detiliniie obradene.
253
Ir15.2.4. Erozija
Mogu se navesti detiri osnovna uzrokao5teduje cijevi generatora pare:
1. nejednolika raspodjela strujanja dimnihstica u pepelu goriva,
erozije koja sa strane dimnih plinova
plinova i velik sadrZaj abrazivnih de-
2. za&pljenja u dimnim kanalima, zbog(ega se pove6ava brzina strujanja,
3. propu5tanja pare ili vode,
4. ispuhivanje dade.
Erozija zbog nejednolike raspodjele strujanja dimnih plinova nastaje kaokontinuirana pojava, narodito na izlaznim ogrjevnim povr5inama, gdje je utjecajve6ih koncentracija krutih destica u dimnim plinovima.
Erozija koja nastaje kao posljedica propuitanja vode na nekoj poziciji unutargeneratora pare znatno je intenzivnija nego kada kroz o5teieni dio istjede vodenapara. U biti, samo strujanje pare ne uzrokuje znatnu eroziju, vei znatno vi5edestice pepela koje su zahvadene takvom strujom.
Slidno je djelovanje i pri strujanju pare ilizraka na izlasku iz ispuhivada dade.
1 5.2.5. Zamor materijala
O5teienja zbog zamora materijala takoder su prilidno desta u eksploatacijigeneratora pare. Lom zbog zamora materijala posljedica je ciklidkih promjenanaprezanja, koje u pogonu generatora mogu nastati zbog mehanidkih ili termidkihrazloga.
osnovni mehanidki uzrok loma zbog zamora materijala su vibracije. onemogu nastati zbog djelovanja plinova oko cijevi. Takva oste6enja obidno nastajupo obodu cijevi u podrudju njenog ukruienja. Kada se frekvencija vrtloga, nastalihzbog strujanja, poklopi s vlastitim vibracijama cijevi, one podinju vibrirati po-predno s obzirom na smjer strujanja dimnih plinova. Kada su trajanje i udestalosttakvih pojava dovoljno velike, nastat 6e lom karakteristidan za zamor materijala.Najde5de se to dogada kod zaslonskih cijevnih stijena i izlaznih redova cijevnihsnopova, a malokad kod vise6ih cijevnih snopova.
Na slici 15.9. prikazan je karakteristidan izgled loma zbog mehanidkog zamoramaterijala. Pukotine se pojavljuju na obodu cijevi, popredno jedna na drugu.
Drugi glavni uzrok zamora materijala potjede od termidkih razloga, odnosnozbog naglih promjena temperature metala na cijevnim povr5inama. Najde5ie jeto zbog udestalog ovlaZivanja toplih stijenki hladnijim medijem. Npr., cijevi okoispuhivada dade mogu biti podvrgnute takvim utjecajima; narodito ako se pogonskoosoblje ne brine o pravilnoj pripremi (drenaZi, odvodnjavanju) ispuhivada dadeprije njegova stavljanja u rad.
U o5te6enja zbog termidkog zamora materijala svrstavaju se i ciklidke pro-mjene koje nisu izazvane naglim promjenama temperature ,ve(razlikama u toplin-
254
l
!
;l1
;:
skim dilatacijama materijala. Tipidni primjeri za to su razni spojevi koji ne omo-gucuju. slobodne toplinske dilatacije materijala, a takoder i^stidni varovi dvajurazliditih materijala koji nemaju potpuno isti koeficijent toplinskog rastezanja(npr. stidni var cijevi feritne i austenitne strukture).
, Na slici 15.10. prikazan je makrografski snimak poprednih pukotina materijalazbog termidkog zamora materijala.
Sl. 15.9. Popredne pukotine na cijevi zbog me-hanidkog zamora materijalalzvor: 28, 107
= - l r 1 ' " - ' . '
Sl. 15.10. Pukotine u stijenci cijevi zbog ter-midkog zamora materijalalzvor: 28, ll3
255
16. POGON I ODRZAVANJE BRODSKIHGENERATORA PARE
16.1. PRIPREMA ZA POGON
Prije nego Sto se generator pare pripremi za rad, valja ga izvana detaljnopregledati, a ako je otvoren, onda i iznutra.
Pregledom treba da se utvrdi da li su di56enje i popravci dobro udinjeni, dali su svi dijelovi koji su skinuti za vrijeme di56enja i rada opet na mjestu, jesu limedusobno spojeni i da li su odstranjeni alati i materijal kori5teni u radu.
Nakon pregleda, kada je ustanovljeno da je sve u redu, zatvore se svi otvoriza pregled i prolaz na generatoru pare. Na mjestima gdje vanjska oplata pokrivaotvore, dijelovi oplate se ne zatvaraju, da bi se moglo kontrolirati brtvenje poklo-paca dok se generator pare dovodi pod radni tlak.
Odzradni ventil na isparivadu se otvori da bi zrak pri punjenju vodom mogaoizlaziti odnosno dabizrak mogao ulaziti kad se voda djelomidno ispu5ta. Otvorese glavni i pomo6ni napojni ventil da bi se isparivad mogao puniti vodom, azatyorese svi ventili kroz koje bi voda mogla izlaziti za vrijeme punjenja.
Napojnom pumpom puni se isparivad najprije kroz pomo6ni napojni ventil,da bi se ispitao njegov rad, a zatim kroz glavni napojni ventil.
Kroz pomo6ni napojni ventil puni se voda dok se ne pojavi u vodokazu, akroz glavni napojni ventil voda se puni do otprilike 1/4 visine vodokaza. Puni sedo visine nesto nize od normalne razine,jer se grijanjem voda rasteze pa se takopodiZe na normalnu razinu.
Ako je isparivad bio pun vode, ispu5ta se dio vode sve dok razina ne dodedo dna stakla vodokaza, a zatim se dopunjuje dijelom kroz pomodni, a dijelomkroz glavni napojni ventil, pribliZno do ll4 visine vodokaza, da bi se ispitao radnapojnih ventila.
Za punjenje generatora pare smije se koristiti samo kondenzat iz spremnikaili pripremljeni destilat morske vode.
Odzradni i odvodni ventil na pregrijadu se otvore da bi mogli izili zrak i vodai da bi se jednolidno zagrijale cijevi pregrijada.
Lagano se popuste ventili na isparivadu i na pregrijadu da bi se, zbogvelegproduljenja motke ventila od ku6i5ta, prilikom zagrijavanja, lak5e otvorili ventilinakon dovodenja generatora pare pod radni tlak.
257
I '
l
Sigurnosni ventil kontrolira se otvaranjem rudnom polugom. Ispita se radvodokaza tako da se iz njega ispusti voda i ponovno zatvori izlazni ventil, pridemu voda mora doii na istu visinu u vodokazu.
Otvori se spojni i izlazni ventil manometra.Kontrolira se odvod plinova do vrha dimnjaka i skine se poklopac dimnjaka
(ako se tamo nalazi).Pregleda se uredaj za ubacivanje goriva i odiste filtri za gorivo.Kontrolira se komora zraka oko rasprskada i odisti eventualno nakupljno
gorivo zbog opasnosti od poZara.Ispitaju se regulatori zraka svakog rasprskada, tj. da li dobro zatvaraju i da
li se slobodno okreiu.
16.2. DOVODENJE POD RADNI TLAK
ventilator umjetne promaje ukljudi se priblizno 5 minuta, da eventualne paregoriva izadu iz loZi5ta, zbog opasnosti od eksplozije pri potpaljivanju goriva.
Zatvore se ventili goriva do pojedinog rasprskada.Ukljudi se pumpa goriva i otvori cirkulacijski ventil da gorivo cirkulira kroz
zagrija(, i razdjeljivad goriva ispred gorionika.Otvori se dovod pare do zagrijaia goriva i odvod kondenzata i kontrolira se
temperatura goriva, koja mora biti takva da gorivo ima viskoznost pribliZno20.10-6m2/s (3'E). Najmanja plodica za rasprskavanje postavi se u rasprskadgoriva koji je najudaljeniji od cijevi u loZi5tu.
Prigusi se dovod zraka do rasprskada na potrebnu kolidinu za zapaljenjenajmanje kolidine goriva, a isto se tako regulira tlak goriva za pryo zapaljenje.
- _ _uvyde se zapaljena baklja kroz straZnji otvor kod rasprskada, da plamenbaklje dode ispred rasprskada, i sasvim se otvori ventil goriva tog rasprskada, azatvori se ventil za cirkulaciju goriva. Rasprskano gorivo iz rasprikadi zapali seprolaze(i kroz plamen baklje.
Ako se gorivo ne zapali za nekoliko sekundi, zatvori se ventil goriva tograsprskada i sasvim se otvori regulator zraka oko rasprskada da zradno strujanjeodnese pare nezapaljenog goriva iz loLlita. Kad se loZiste prozradilo, pokusa ieponovno zapaliti gorivo.
Novije izvedbe generatora pare imaju automatiziran postupak potpaljivanjagorionika prema definiranom programu, s redoslijedom oplracija toll prili svegatreba da osigura sigurnost.odnosno da se sprijedi moguia eksplozija u lozistu zuognedovoljnog provjetravanj a.
Nakon potpaljivanja regulira se tlak goriva i zraka da se dobije konstantanplamen s podetkom blizu rasprskada.
Da ne propuste spojevi zbog dodatnog toplinskog optereienja, generator parepostupno se zagrijava malom kolidinom goriva.
_ zatvori se donji ispusni ventil na komori pregrijada dim se pojavi para.Povremeno se taj ventil otvara za vrijeme dizanja tlaka pare, da se ispusii konden-zitana para. Ispusni ventil zraka na pregrijadu ostaje otvoren da bi mogla izlazitipara koja se razvija pri potpaljivanju.
258
l
l ,
Nakon Sto se postigne tlak pare pribliZno 4 bara, zatvori se odzradni ventilisnarivada i pojada izgaranje goriva di se postigne radni tlak pare u predvidenovrijeme, ovisno o vrsti i konstrukciji generatora pare.
za to vrljeme otvara se tzv. startni ventil n; izlaznoj komori pregrijada dabi se omogueio izlaz pare za vrijeme daljnjeg podizanja ttaka, a prije rittjutenjana glavni parovod. Na taj se nadin stite cijevl pregrijada od pregaranla, 1er ieosigurava strujanje pare kroz njih, a time i njihovb hladenje. fada Je staitni ventilotvoren, moZe se zatvoriti ventil za odzradivanje pregrijada.
. Regulaclja izgaranja sada se kontrolira prema temperaturi dobivene pregr!jane pare' koja ne smije prije6i najve6u vrijednost odrZavanu u radu.
Cesto se kontroliraju_!oia d]ma i plamena, narodito nakon svake promjenekolidine ubadenog goriva...Kad Zelimo pbve6ati kolidinu goriva, najprije ie poveeakolidina zraka, a zatim kolidina goriva, dok se pri smanje"nju goiiuu
"ulprije smanji
gorivo, a zatim zrak. Tako se izbjegne nepotpuno izgaranje"goriva.odvodni se ventil parnog cjevovoda, na foji treba priltJririti generator pare,
otvori da izade sva vodaiz njega. Taj cjevovod polagano se zagrijava do pogonsketemperature, pri demu kondenzirana para izlazi kroz otvoreni odvodni
"ventil.
Cjevovod se zagrijava malim otvaranjem parnog ventila ili obilaznog ventila (akopostoji na cjevovodu). Postupnim zagrijavanjem i odvodnjavanjeln cjevovodaubjegne se propuStanje spojeva ili vodni udar.
.Kad se tlak pare u cjevovodu i generatoru pare izjednadi, otvori se parniventil, pri demu se zatvor-e startni ventil pregrijari i svi irugi ventili na njemu.
rzgaranje goriva regulira se prema potrebi proizvodnje {ur", u pritom i.-p"-ratura i tlak izlazne pare treba da budu konstantni.
16.3. KONTROLA U POGONU
visina vode u parnom bubnju kontrolira se na vodokaznom staklu.Povremeno se kontrolira ispravnost rada vodokaza. Kad je ispravan, visina
vode__malo se mijenja, a kad je za(epljen, visina vode je konsiantna..Kontrolira se izgaranje goriva, koje treba da bude potpuno, sa sto manjim
pretidkom zraka.
. - Rasprskadi goriva mijenjaju se prema potrebi da se izbjegne. njihovo prljanjei slabo rasprskavanje, sto pak uzrokuje nepotpuno izgaranjJ. cim se
" pogon"
opaze crne pruge u rasprsenu gorivu, rasprskad se mijenja jer to upozorava da jerasprskad uprljan.
. f(ontroliraju se tlak i temperatura pregrijane pare. Oni moraju biti konstantnii u dopu5tenim granicama.
. Temperatura pregrijane pare poveiava se usporedo s povedanom proizvod-njom pare, veiim vi5kom zraka, visom temperatuiom napojne vode i pbveianimprljanjem isparivada. Temperaturu pregrijane pare sniZava poveiana vlaga zasi-6ene pare i prljanje pregrijada.
. Jem-Reratura pregrijane pare naglo pada i ponovno se diZe pri pjenjenju ububnju zbog visoke koncentracije soli u vodi ili zbog visoke alkalnosiivode."Stoima viSe soli u vodi ili Sto je vi5a alkalnost vode, vi5e se i de56e mijenja temperatura
259
pregrijane pare, jer tada zbog pjenjenja nastaje odno5enje kapljica vode iz bubnjau pregrijad.
Najmanje dvaput dnevno uzima se uzorak i analizira voda iz isparivada,dodaju se potrebne kemikalije, a zatim se otpjenjuje i odsoljava da se u dopu5te-nim granicama odrZe koncentracija soli, alkalnost i kisik.
Najmanje dvaput dnevno diste se propuhivadem ogrjevne povr5ine s vanjskestrane, pri demu se odstranjuju dada i pepeo i tako izbjegavaju smanjenje prijelazatopline i povedanje otpora strujanju, korozija i poLar. Propuhivadi se koriste samokad vatra gori, i to jedan za drugim.
16.4. POREMECAJI U POGONU
NajdeS6i uzroci poreme6aja pogona generatora pare jesu: poremedaj napaja-nja (niska ili visoka razina vode), poreme6aj provjetravanja te puknude cijevi.
U svim tim sludajevima potrebno je pravilno postupiti kako bi se izbjegle jo5teZe posljedice.
16.4.1. Niska i l i visoka razina vode
Kad se u pogonu ne vidi razina vode u vodokazu, moraju se udiniti odredeneradnje da bi se izbjeglo o5tedenje dijelova isparivada generatora pare.
Zatvori se dovod goriva do svih rasprskada da se Sto vi5e smanji isparavanjevode.
Zatvori se dovod napojne vode u isparivad da do uZarenih dijelova isparivadane dode relativno hladna voda ako je ima malo, a ako je ima mnogo, da ne prekipi.
Zatvore se spojni ventili vodokaza, otvori ispust i vodokaz propu5e najprijeparom, a zatim vodom (da ne bude zadeplien). Zatim se zatvori ispust, otvore separni i vodni spoj i promatra voda u vodokaznom staklu. Ako je razina visoka,voda se diZe; ako je niska, voda ne dolazi u staklo.
Ako je malo vode, zatvori se registar zraka i zaustavi ventilator umjetnogprovjetravanja da se generator pare polagano hladi; ne smije se dodavati voda uisparivad da se ne o5teti zbog dodira hladne vode i pregrijanih dijelova isparivada.Voda se dodaje nakon Sto se generator pare ohladi i nakon Sto se pregledomustanovi da isparivad nije o5teden.
Ako je mnogo vode, ispusti se vi5ak vode do normalne razine; otvore seispusni ventili na pregrijadu da izade eventualnavoda iz njega; ponovo se zapalerasprskadi goriva i normalizira pogon.
1 6.4.2. Slabo provjetravanje
Ako je ventilator u kvaru, zatvorise dovod goriva do svih rasprskada. NakonSto se ventilator popravi, ukljudi se i provjetri se loZi5te. Svim gorionicima, osimonome koji se potpaljuje, zatvore se dovodi zraka. Gorionici se pale jedan pojedan.
260
16.4.3. Puknuie cijevi :
Zaustavi se dovod goriva do svih rasprskada.Ako je.cijev pukra zbog niske razine vode, zaustavi se dovod vode i odvodpare. Otvori se odzradni ventil pregrijada.
,^ _ 1k9 cijev.nije pukla zbog niske razine vode, drzi se normalan vodostaj; ako
1e mogu6e, dok se generator pare ohladi. zatvoisepurni u"ntit, a otvori odzradniventil pregrijada.Otvori se sigurnosni ventil da se snizi tlak.ventilator umjetnog provjetravanja radi da bi struja zraka odvodila paru izloZi5ta kroz dimnjak.Nakon pada tlaka pare zaustavi se rad ventilatora umjetnog provjetravanja izatvore se registri zraka da_se generator pare polagarro ttuai."Nut"n rrrua"riju,
:X:,:r.,t*I grve cijqli-u loZi.tu, mogu se oO-ui tzriiientti, Jot," nepristupadnecuevr unutar snopa obidno zatvore s obje strane posebnim ierjeznim depovima, azamjenjuju se kod veiih popravaka, jei treba vaditi,"" ;t;;il; bi se doilo doonih koje su oSteiene.
16.5. ZAUSTAVLJANJE RADA
Zaustavi se rad jednog po jednog rasprskada i odmah se izvade da se nepo-trebno ne zagrijavaju.zatvori se izlazni ventil pregrija(a, aotvori se njegov odzradni ventil, koji seprigl5uje da tlak pare polako pidi.ventilator umjetnog pr.ovjetravanja radi nekoliko minuta nakon zatvaranjagoriva da bi se prozradilo iozi5ie. ventilator se zatim zaustavi i zatvore se registrizraka svih rasprskada da zrak ne ulazi u loZiste, kako bi ," g"n"ruto. pare polaganohladio, jer zbog brzih promjena temperature nastaju oipn"tuilu koja uzrokujupropuStanje spojeva.Zatvori se ulaz
ii_"g!rd,go.ruu. da gorivo ne koksira zbog pregrijavanja.Pri.svakom paljenju rasprsliada otvorise.odzrue"i u"niit pr"iriiueu prije negolise zapali mlaz goriva da para prolazi kroz cijevi pr"grilueu.'
-"^
Prije negoli se zatvori.napbjni ventil, visinu uooE u'irunju podigne se za cca100 mm iznad normalne visine, 1". re hladenjem smanjuje volurnen vooe.Kad se tlak snizi otprilike na 3 bara, otvori se oairaeni ventil isparivada dau "j?Tu,
ne nastane potlak-pri hladenju pare i njezinol tonae"zuci;i.Kad tlak padne priblizno na L bir,^otvore se odvodi iz razdjelnih komorapregrijada da izade kondenzirana para.Odisti.se nakupljeno gorivo o-ko rasprskada i u komori zraka.Nekoliko, sati posto se zatvore rurprikudi goriva -.2" ," prrovno pokrenutiventilator umjetnog provjetravanja, akb je potiebno da se ubria hladenje genera-
jo,ra pare. laj se postupak ne preporuduje jer se svako urro ttua".rje moraizbjegavati. Jedina iznimka moZe^biti neki nuZin popravak.Generator pare samo se u nuZdi smije hladiti irpirstu"j"- tople vode i punje-njem hladnom vodom! "
261
Generator pare nakon hla<lenja obidno se isprazni, otvori i pregleda izvana,a iznutra se pregleda i popravlja kada je dobro prozraden.
. 16.6. RADOVI IZVAN POGONA
Da bi se generator pare i duZe drLaoizvanpogona, mora se briZljivo pripremitii desto kontrolirati da mogudnosti korodiranja pojedinih dijelova budu minimalne.
KuiiSte i drugi vanjski dijelovi odiste se od nedistoda i rde. Stalno se morajuodrZavati disti i suhi.
Zra(ne komore kudi5ta, odvodni kanali dimnih plinova i dovodni kanali zrakadesto se kontroliraju i diste od nedistoia i rde.
Svi otvori na ku6i5tu, dovodi zraka i odvodi dimnih plinova zatvore se da neulaze nedisto6a i vlaga.
LoZiSte i registri zraka svih rasprskada drZe se zatvoreni, osim povremenogotvaranja zbog kontrole stanja, nakon dega se ponovno zatvore.
Vodna strana generatora pare koji ne radi dulje od 24 sata potpuno se ispunivodom (mokro konzerviranje) ili se voda potpuno isprazni, a generator pare dobroosu5i (suho konzerviranje).
16.6.1. Mokro konzerviranje
Ono je jednostavnije, a za5tita je dobra dok generator pare ne radi kraie
vrijeme i kad je temperatura okoline vi5a od temperature ledi5ta vode (0"C).Kada se generator pare ohladi, ne isprazni se, ve6 se doda nova kolidina
kemikalija ako je potrebno, da voda bude dovoljno alkalidna kako bi se izbjeglakorozija. Zatim se napuni dodatnom napojnom vodom, dok voda ne izade krozodzradni ventil pregrija(a, a potom se ventil zatvori.
Polagano se otvaraju odzradni ventili isparivada i pregrijada zbog sigurnostida je sav zrak iza5ao te, ako je moguie, odrLava se tlak otprilike od 2 bara.
1 6.6.2. Suho konzerviranje
Primjenjuje se za duZi period, bez obzira na temperaturu okoline, a izvodise upotrebom nekog apsorbirajuieg sredstva ili zamjenom zraka nekim in0rtnimplinom.
Pri prvom nadinu koristi se najde5ie Zivo vapno ili kalcij-klorid (kao apsorbi-rajuie sredstvo) da se smanji relativna vlaga unutar generatora pare.
Kad je generator pare ispraZnjen i provjetren, odstrani se iz njega sva zaostalavoda.
Krpama se osuSe svi pristupadni unutarnji dijelovi.U bubnjeve se postave velike plitke posude s apsorbiraju6im sredstvom.Postave se poklopci i nepropusno zatvore svi otvori na generatoru pare.
' Zatvore se svi ventili i pipci da ne ulazi zrak.
262
lltiil
flr
zatvore se svi ulazi zraka u roZiste i stavi se poklopac na dimnjak.Pri drugom nadinu upotrebljava se dusik, kao inertni plin, da nadomjesti zrakunutar generatora pare,. Sto usporava koroziju. \ --' --
S::""-t"9ll,l: ::,:rpTurni, otvori.i osu5i, a zatim se nepropusno zatvori.
"i*:*il.i:l1l:, od zraka, uvodi se {i.i,,i{iiil;;;fi, ,*liji;,"ou'. ;l?fj, 1'1l l:ry_fiT irp*t na dnu, tako da iltk"fi;,"d ;;;;"il;;;l::,::tj':TT::'.T.:1,1T_kbntrotiraseiztazpri"*";ffi ffi ;;;;#;,sik,zaustavi se njegovo uvodenje.
16.7. PREGLEDI I CISCCTC
Povremeno se generator pare pregledava s unutarnje i vanjske strane dase odrZavao dist i ispravan.
kvalitete vode.u loZi5tu, gdje vei u tankom sloju
16.7.1. Unutra5nji pregted
, Nakon .to se generator pare iypr-q1i, otvori i prozradi, odstrani se zaostalavoda i (krpama) osuse svi unutarnji dijelovi, u "u"ntuul.ro-r"
,r.ir" dijelovi kojismetaju pregledu.unutrasnje povrsine koje su u dodiru s.vodom (bubnjevi, razvodne komore,cijevi) mogu biti prekrivene kamencem, bruto- i ,ri"-l rcirnlnu" se otude iliostruZe, a blato i ulje odstrane se tako da se dobiju dirt" ."tuine povrsine. Istotako, te povriine i one koje su u dodiru s parom mogu biti korodirane, pa sedobro odiste delidnom detkom.Kamenac u generatoru pare znak je lo5eKamenac je narodito.opasan na cijevima
uzrokuje pregaranje crJevl.
ill*-i:T"Y",,:i:!:#)Ti:-.,y j: I p?,lorn prosroru iznad vodne rinije.x:g:r:: I :9: 1:, I n u cil e ui m"a . nipi.e J" ;"il; ;#;; 1ff ;r" fi;'J'il;;Dr[d I ua su rose
fll';!]nf,"TT|:*1,"-i?,"?"".sovo odstianjivanje. v"e, uitillr"r ios"g rada odje_ljivada kisika (otplinjivada).
Illg::' * i *:::.:^: f r11e_1,v_rsini uo gT: povrsine u parnim bubnj evima.
P,11,., y,,:.ll,T ^t : Ti:I g o"im kom oram "',,ilid k;;il ;#fi ;'i" l,"i'i"ol'ili;l,'1";"y*:i:"::,"*lT:,11?y,!:i^gi;i,"ri-r""k;ff ffi ,ffi ,i:il#;ili:TiSto je potrebno ustanoviti i odsiranii.
Nakon isparivada.pregledava se zagrijad napojne vode.U njegovim cijevima. ako. je napoj"na voduioiu, rtupila se kamenac, koji seodstrani da bi cijevi bile metalno disie.
,-^- 5ooujlo se pregleda pregrijad pare, u dijim se cijevima moZe takoder skupitiI(amenac (ako isparivad prekipi), toli se mora odstriniti.
16.7.2. Vaniski pregled
S vanjske se strane pregledava ima li skupljanja Sljake i dade ili korozije.Posebno se paZljivo pregledaju cijevi iza pregrijada jer se tamo skuplja najviSenedisto6e.
Vanjski pregled udini se obidno kad generator pare ostaje izvan pogona duljeod 48 sati.
Na cijevima u loZi5tu katkad se skupi Sljaka, koja se otude, a cijevi se ostruZu.Pregleda se da li na cijevima ima znakova pucanja, izbodenja ili pregrijanja.
Pregleda se izolacija loZiSta, narodito oko bubnjeva, jer se mogu njihovilimovi pregrijati.
Izmijene se svi dijelovi vi5e istro5ene izolacije, a manje istro5ena i napuknutaizolacija zakrpa se odgovaraju6im materijalom.
Pregledaju se i odiste cijevi pregrijada pare, koje su obidno pokrivene Sljakom.Stlata se otude ili odstrani mlazom tople vode, a ako ne ide, onda tuckanjem.Pranje se nastoji izbjeei, jer voda o5teduje vatrostalni materijal loZi5ta. Cijevi seperu od vrha prema dolje.
Cijevi pregrijada desto se krive zbog visoke temperature. Stoga se izravnajuda bi se dobio jednak raspored strujanja plinova zbog jednolidnog zagrijavanja.
Na zagrijaiima vode i zraka nalaze se dada i pepeo, koji se ostruZu, a zatimkomprimiranim zrakom otpuhnu.
Cada apsorbira vlagu iz zraka, a buduii da u dadi ima sumpornih spojeva,nastaje sulfatna kiselina, koja korodira cijevi zagrijata kad on ne radi.
Pri vanjskom di5ienju ostruZu se i limovi odvoda plinova do dimnjaka idimnjak, jer se i na njima skupljaju dada i pepeo.
Cijevi zagri jata zraka katkad su probu5ene zbog djelovanja niskotempera-turne korozije, pa se moraju mijenjati da zrak ne dode na stranu plinova, StomoZe uzrokovati zapaljenje dade.
16.7.3. SluZbeni pregledi i ispitivanja
Generator pare, kao i ditavo brodsko postrojenje i sam brod, pregledavaju iispituju strudnjaci klasifikacijskih druStava, koji na temelju tih pregleda i ispitiva-nja izdaju brodu >Certifikat< o ispravnosti broda, postrojenja i generatora pare,Sto je potrebno za osiguranje broda i tereta.
Klasifikacijska druStva imaju svoje strudnjake (eksperte) za kontrolu pro-izvodnje, ispitivanje materijala, strojeva i uredaja za gradnju brodova.
Svaka drZava s razvijenim pomorstvom ima svoje klasifikacijsko druStvo zapotrebe svoje flote (Jugoslavija ima >Jugoregistar<), a velike drLave s velikomtrgovadkom flotom imaju klasifikacijska dru5tva i za potrebe drugih drZava. Onasu medunarodno priznata, jer imaju mnogo dobrih strudnjaka (Engleska ima>Lloyd's Register<, Francuska ima >Bureau Veritas< itd.).
Klasifikacijska dru5tva imaju propise prema kojima njihovi eksperti obavljajupreglede i ispitivanja, a ti se propisi malo razlikuju izmedu pojedinih druStavamedusobno.
264
!1.s.eyera1ore pare propisani su materijal, armatura, periodidni i izvanrednipregledi i ispitivanja.Dok se gradi brod, gradi se i generator pare, sto nadzirestrudnjak odredenogklasifikacijskog druitva.Strudnjaci kontroliraju materijal i nadzjru gradnju, a nakon ugradnje u brodobav-ljaju ispitivanja i izdaju svjedodzbu o kraslfitaciji'g;"";;;a pare.
. N1f9n-dobivanja svjedodZbe o klasifikacili generat8r p"." *"2" podeti redo_vito raditi. Medutim, svake godine eksperti kl;siikacij;kd;;;il"" obavljaju tzv.redovita ispitivanja.
- _ Poslije veiih kvarova obavi se tzv. izvanredno ispitivanje, bez obzira na tokad je generator pare bio redovito ispitan.Ispitivanjem se ustanovi op6e. stanje, eventualna oste6enja, nadin odrzavanjai to da li njegovo stanje omogueul" opeo sigurnost u pogonu. Da bi se to ustano_vilo, generator pare najprije ie. oetatlno pregteaa iznutri i izvana, na oslabljenimse mjestima eventualno materijal uuii aa se ustanovi debljina ,t1"rr" ili se izrezuprobni Stapovi da se ustanovi kvaliteta materijala, pu ," ;;;;; iobivenim p.a"_cima udine potrebni popravci ili izmjene.
. . Poslije wakog pregledai eventuilnog popravka te nakon dovodenja pod tlak,ispituju.se sigurnosni ventili koji treba iu p.opu.t" paru dim tlak u generatorupare prijede dopu5tenu velidinu.
, . . Klasifikacijski propisi definiraju period i nadin ispitivanja generatora parehidraulidkom probom.
. ^ D9k traje hidraulidka proba pregredaju se svi dijelovi da se utvrdi da li sudeformirani odnosno da li spojevi^pro"puitijuAko pritom nastanu deformacije iii propustanja, prekida se ispitivanje, gene-rator pare se isprazni da se udine potrebni radovi, poslije kojih se ispririunleponavlja.
, Kada generator pare izdrhiispitivanje pod tlakom, dobije dozvolu za normalanrad.
265
l
17. EKONOMICNO VODENJE POGONAGENERATORA PARE
. u.gror poglavlju iznose se osnovne spoznaje koje su potrebne da bi seosigurali uvjeti za sto ekonomidniji rad generatora pare. Taiav zahtjev sve se'orazitlj.e postav.lja pred,konstruktore i p6gonsko osoblje jer je sve veca cijena
l_",t".::fflergije pa je kontinuirano nasioianje da se -utri-uino smanje pogon_
Poveianje efikasnosti generatora pare moguie je postiii smanjenjem gubitakaenergije u pogonu.lUkratko se moZe saZeti da se maksimalna efikasnost generatora
kada su svi toplinski gubici i gubici koji nastaju ., p.o""r,i ir!;r*J"pare postiZeminimalni.
17.1. GUBICI TOPLINE IZLAZNIH DIMNTH PL]NOVA
Dimni plinovi koji.izraze kroz dimnjak u okolinu sadrZe, zbog poviSene tem_perature, odredenu kolidinu neiskoristene toplirre- ona se,^t"ii od,ir;"tnrtoprin"dimnih plinova i latentne topline vodene pare koja nustuje-i, -vrage
sadrZane ugorivu i izgaranjem vodika. Budu6i da taioplina nije isktrillna, to je, premasvojd velidini, najve6i gubitak energije.Buduii da se zbog tehnidkih i ekonomskihr,azloganikad ne iskoristava toplinadimnih plinova nize Jd temperature ," t"i.i ui ,e"tono";ri;; vodena para, aprema tome i vratila sadrZana latentna toplina, mozemo .
";;;;k, govoriti samoo iskori5tavanju i gubrcrma osJetne topline dimnih plinova.
o tim gubicima moraju piije svitr razmisljati p.ffiunii generarora pare, dijije.zadatak.da ogrjevne poursinb konstruiraju"tuti, ala ot"o!,i"'Lptin'ulni izlaznigubitak osjetne topline dimnih plinova.Postoje dva znadajna ogranidauajuda faktora sniZenja izrazne temperaturedimnih plinova:
- prvi proizlazi iz velidine tzv. temperature ro5enja, naporna kiselina iz dimnih plinova, i tola uzrokuje vrlometalnih dijelova;
Grbt"t g"r*atora pare detaljno su obradeni u poglavlju 4.
kojoj se kondenzira sum-intenzivnu koroziju svih
It
267
- drugi je posljedica smanjenja srednje logaritamske razlike temperature izmedudimnih plinova i prijemnika topline, zbog dega vrlo naglo raste potrebna ogrjevnapovr5ina, a prema tome i dimenzije te kolidina ugradenog materijala.
Uobidajene su izlazne temperature dimnih plinova u dana5njim brodskimgeneratorima pare od 160 do 180'C. Najmodernije konstrukcije s regenerativnim(Ljungstrom) zagrijadem zraka velikog kapaciteta imaju joS n12u izlaznu tempera-turu dimnih plinova (115 - 120"C). Medutim, kod takvih izvedbi izlazne ogrjevnepovr5ine treba da se za5tite od djelovanja niskotemperaturne korozije, Sto se diniemaj l i ranjem.
Osim izlazne temperature, na gubitke topline izlaznih dimnih plinova bitnoutjede kolidina dimnih plinova odnosno, s tim u vezi, pretidak zraka uz koji izgaragorivo. Ako je izgaranje s ve6im pretidkom zraka nego Sto zahtijevaju uvjeti zapotpuno izgaranje goriva, tada se nepotrebno zagrijava vi5ak zraka, koji propor-cionalno tome odnosi u okolinu pove6anu kolidinu neiskori5tene topline.
To ovisi o nadinu vodenja i regulacije pogona pa se o tome mora brinutipogonsko osoblje. Optimalnim odredivanjem pretidka zraka za izgaranie postiZese najveie smanjenje gubitaka odnosno pove6anje stupnja iskoristivosti generatorapare. Stoga je u pogonu potrebno provesti odgovaraju6u kontrolu procesa izgara-nja, na temelju dega se moZe regulirati radi postizavanja optimalnih rezultata.
17.2. KONTROLA PROCESA IZGARANJA
Da bi se izbjegli gubici zbog nepotpunog izgaranja goriva ili zbog rada sprevelikim vi5kom zraka, potrebno je, kako je ve6 napomenuto, proces izgaraniau loZi5tima voditi tako da gubici generatora pare budu Sto manji odnosno da sepostigne optimalan stupanj iskoristivosti.
Pretidak zrakazaizgaranje karakteristidna je velidina koja ima najvedi utjecajna gubitke u radu generatora pare, a na koje se moZe djelovati u toku pogona.
TeLnja za Sto ekonomidnijim vodenjem pogona uvjetuje potrebu za konstan-tnim pra6enjem faktora pretidka zraka (i,,), jer su izlazni gubici osjetne toplinedimnih plinova proporcionalni s njime. Prema tome, proces u loZi5tu treba voditisa Sto manjim pretidkom zraka, a da pritom nema nepotpuna izgaranja. Naime,ako znamo vrijednost faktora pretidka zraka, moZe se zakljuditi da li se pogonpravilno vodi, pa se prema tome moZe utjecati na njegovo poboljSanje.
Faktor pretidka zraka moLe se odrediti direktno ili indirektno.Kod direktne metode se s pomoiu mjernih uredaja odreduje protodna kolidina
zraka za izgaranje, a na osnovi poznatog sastava goriva izradunava se minimalnakolidina zraka za izgaranje. Na taj nadin faktor pretidka zraka proizlazi iz izraza
) - vt.s" BVt.^r,
(17 - 1)
gdje je Vt, izmjerena kolidina zraka [mfl1/s], B kolidina goriva [kg/s], z Vr,^iominimalna kolidina zraka [mfl,/kg]. Ako su raspoloZivi mjerni uredaji todni, tadata metoda daje pouzdane rezultate. Medutim, nedostatak je to Sto se njome ne
268
moze utvrditi da li je izgaranje nepotpuno, jer se ne mjeri sastav dimnih plinova,
odnosno eventualni udio ugljik-monoksida (co) u dimnim plinovima.Indirektna metoda osniva se na odredivanju sastava dimnih plinova, na teme-
lju dega se zatim odreduje faktor pretidka zraka.. . Najpoznatiji ureclaj za analizu sastava dimnih plinova je tzv. orsatov aparat(prikazan na slici 17.1). Princip.rada je apsorpcija^ugljik-dioksida (cor),
"!tiit--monoksida (CO) i kisika (O) iz uzorka dimnog plina.
Sl. 17.1. Orsat uredaj za analizu dimnih plinovaIrgenda: l-mjerna bireta, 2-posuda za izjednalenje razine, 3-posuda za apsorbciju CO2,4-posuda za apsorbciju co, 5-posuda za apsorbciju02, 6-spojna cijev, 7-ventil, a-tompen-zacijski balon, 9-trostrani ventil, l0-hladnjak, ll-filtar, l2-ptmpici za' dimne plinove
odredena kolidina dimnog plina, obidno volumen od 100 cm3, usisava se umjernu biretu s pomo6u posude za izjednatenje razina, u kojoj je voda podatmosferskim tlakom. Nakon Sto se mjerna bireta napuni plinom,-zipodinje nje-govo potiskivanje u pojedine posude s apsorpcijskim kemikilijama, odkojih jednaima svojstvo da apsorbira cor, druga co, a tre6a or. Da bi se poboljsaia upror-pcija, posude s kemikalijama imaju staklene cjevdice, koje poveSavaju kontaktnupovrsinu izmedu plina i kemikalija na ovlaZenim stijenkami. plin se u te posudepotiskuje naizmjenidno; najprije u jednu, zatim u drugu pa u tre6u. Kodivakogpotiskivanja volumen plina umanjuje se za udio apsorbiianbg p[na, dija se kolidinlodituje na mjernoj bireti, gdje se razina vode podiZe u- skladu j umanjenimvolumenom preostalog plina. Na taj se nadin posebno odreduje volumni udio9-cor."1.r,'1, ,Qco*1v"1i,??r."\*r.Preostala kolidina plina uglavnom je udio du5ika gq2,s(%);ler se volumni udjeli drugih plinova mogu zanemariti.
-. vazno je napomenuti da rezultati takvog mjerenja daju postotke volumnihydjela pojedinih sudionika svedenih na suhe dimn" piittou", jer se voden a paraiz plinova kondenzira u njihovu hladenju.
269
Danas se u pogonima mnogo koriste i procesni analizatori, koji kontinuiranomjere i registriraju sastav dimnih plinova, na temelju dega se moZe odredivatiagaranje, a time se znatno utjede na stupanj iskori5tenja generatora pare i odrZavase optimalni pogon. Takvi analizatori dimnih plinova koriste se razliditim karakte-ristidnim kemijskim i fizikalnim svojstvima mjerenih plinova, ali ih ovdje ne6emoposebno opisivati.
Kod velikih jedinica desto su pogonski analizatori dimnih plinova vezani naregulacijske krugove za automatsku regulaciju izgaranja.
Znade li se sastav dimnih plinova, faktor pretidka zraka moile se odrediti spomodu izraza dobivenih razmatranjem opisanog u daljnjem tekstu'
Minimalna kolidina dimnih plinova, koja se teoretski moZe postiii, ptoizlaziiz uvjeta u kojima se izgaranje vr5i bez pretidka zraka, odnosno uz )t: L. U skladus time iz jednadZbe (3 - l7) slijedi
Vp,*in: !,85w"*0,7ws*0,8woqr* 0,79VL,tu + 1,24(gwsrrw*)[mfi/kg] (17 - 2)
Prema tome, moZe se takoder pisati
Vp1:V6'n^+Q- 1) Vr,-r [mr]ikg] (r7 -3)
Ekvivalentno izrazu (3 -23) iz (17 - 2) odretluje se minimalna kolidina suhihdimnih plinova
odnosno
ypr,,,-io : 1,85 wc r 0,7 ws * 0,8 w*, + 0,79 [,.6 [mfi/kg]
Vpr,, = Vpr,,,. ir* (1- 1) Vr,*' [mri/kg]
(t7 - 4)
(17 -s)
( t7 -6)
Ako se S gco,,s(y") oznadi volumni sadrZaj ugljik-dioksida u suhim dimnim plinovima
u o/o, moLe se postaviti odnos
%cor,"(v.) - Vpt,r,-l'
9cor,"1v"1^^t %,,,
gdje je gco"."(y"\^o maksimalni volumni sadrZaj ugljik-dioksida u suhim dimnimplinovima u o/o, koji se dobiva kada se proces izgarania odvija uz minimalnu(teoretsku) kolidinu zraka, a da pritom sav ugljik izgori u ugljik-dioksid-
Prema tome.
1,85 w100 [%] (r7 -7)(Pcor,"1%1^o=
1,85w. *0,7wr* 0,8wn. +0,79 VL.^in
Velidina e cor,"1%1^o karakteristidna ie za svaku vrstu goriva jer izravno ovisio njegovu sastavu pa se, uz pojedini poznati elementarni sastav, mora posebnoizradunati. Zateku(a goriva iznosi od 15 do 18%.
Izraz (17 - 6) se moZe dalje modificirati kao
9cor,"1w1*- Qcor,"1x1 Vpr," - Vpr,r,-io
270
Qcor,"1us Ypt,r,-io(17 - 8)
Bududi da se za proces izgaranja moZe s dovoljno todnosti pretpostaviti daje teoretska (minimalna) kolidina suhih dimnih plinova %,,;; pribliZno jednakateoretskoj (minimalnoj) k:tjlg potrebnog zraka zi izgaranje'ir,ilrj . ur,,i,, = ypo_l"iz gornje jednadZbe se dobije
a uvrStavanjem izraza (17 - 5) slijedi
Qcor."(y.)^o- Qcor,"(y") _().- l ) VL,^i,
9cor,"1u"'1 Vpr,r,-r,
. 9cor,"1/"1^oA - -
Qcor,"1v"1
9cor,"1x1 * Qor,"1v"1+ gco,"1v"1* &r,un = 100 [%]
2l Qfir,"1*1
(r7 -e)
(17 - 10)
(r7 -1r)
(7 -12)
(17 - 13)
(17 -14)
(17 - 1s)
(r7 - 16)
27r
Dakle, ako se zna velidina g cor,,1n,1, moZe se izradunati faktor pretidka zraka1.. Medutim, valja imati na "-i,
ai-io'vrijedi onou taJa l" irgarun;" potpuno,odnosno kada u dimnim plinovima nema ugljik_monoksida.-. Faktor pretidka zraka moi.e se izradunati i ako se zna sadrZaj dusika u suhimdimnim plinovima. Naime, zanemari li se sadriaj sumpor-dioksila u dimnim pli_novima, bilanca du5ika proizlazi iz
. . Na{aljg, pretpostavi li 99.da je izgaranje potpuno, vi5ak du5ika A p^,,,rzl usuhim dimnim plinovima dobije se tao razlika^stvarno'ir-i"."* kolidine ilu5ika
,fte:$1"). i minimalne kolicine gN2,s1"k1mint koja odgovaru -ini*ufnoj (teoretskojjkolidini zraka (tz )":t).tz toga'ii i j;di Au j"
QN".s , . tg4,l2,s(%)min:ff tnl
Prema tome, moZe se pisati
L Q*r,"1*1= 94.rr,r1v"1 - g#
Na drugi nadin se visak dusika L eNz,"tu.) moLe izralunati i ako se zna sadrZajkisika.-uz pretpostavky 9?, j. izgaranj'e'foipuno, tj. da sav ugryit-monoksid izgoriu ugljik-dioksid, visak kisika u suhim oimnim piinovima leoiil ie
L Qor."1*',: Qorr1v"1- I:f W
Kolidina du5ika koja odgovara tom kisiku je
1a - 79[ Pco.,r.z.r\A g4n,.,121 :1i Lgo,."1"D=;. ( por,"1*1 -:f ) W
Izjednadavanjem jednadlbi (I7 _ 13) i (I7 _ tS) proiztazi
1 -
2l e*,'qu"1 - z s (vo,.<*, -'"2"*)
Dakle, iz araza (17 - t6) moZe se na osnovi poznate analize suhih dimnihplinova izradunati faktor pretidka zraka. Ako je izgaranje potpuno, a u dimnimplinovima nema ugljik-monoksida, prethodni izraz postaie
(r7 - r7)
(17 - 18)
2tt -Qo, . t n t
2l -'79 -----:------%z'"(%)
Ako se, nadalje, pretpostavi da je Vp;,- VL, tada je fiur,,(*):'l9o/o, paizrazpostaje
^ 2 1rt- 11 - pr,aa
Na slici 17.2. prikazan je odnos izmedu sastava dimnih plinova (CO2, 02) ivi5ka zraka za izgaranje kod razliditih vrsta goriva [19]. Dakle, znade li se udioCO2 ili 02, moLe se s dovoljno todnosti odrediti viSak zraka za izgaranje, a ovisnoo njemu iizlazni gubici osjetne topline dimnih plinova (poglavlje 4, slika 4.4).
100
VISAK ZRAKA (%)
o
E r o
o 1 42=2 ez=
> 1 0-fa= r g
N
o
5 e-,r{o +a
UGUENI)
272
Sl. 17.2. Ovisnost sastava dimnih plinova o vi5ku zraka i vrsti goriva
- . ,.dfth'
273
17.3. GUBICI ZBOG NEPOTPUNOG IZGARANJA
U procesu izgannja mogu nastati uvjeti koji uzrokuju nepotpuno izgaranjegoril?. Tako.nastaju.gubici.i_bog sadrzaja s.o1i"1"n susto;ui.a .,-ii-r,im plinovima(ugljik-monoksid, vodik, ugljikovodici, eaai; i zbogostataka l-tit gorivih sasto_jaka (koks).
Na nepotpuno izgaranje najvi5e utjedu: ..::.1. :....,..,. .- mali pretidak zraka, ''::'-'': - "t "
-.1o5.9 rasprskavanje goriva (gorivo nije dovoljno zagrijano, rasprskadi su zaprlja_ni, nije dovoljan tlak rasprskivanja),- preoptereienost generatora pare (pogoriani uvjeti mijesanja zraka i goriva).Kao Sro je vidljivo, poveianje prelieta z:ata. smanju;" iuUltt" nepotpunogizgaranja, ali istodobno pove6avag.rbitk" topline izlaznih"arirn phnova. prematome, potrebno je da se odredi i odrZava optimalan pretieat ziaia, pri kojemuee zbroj gubitaka topline izraznih dimnih ptirrouu i !"uitur.u
"bog n"porpunogizgarania biti minimalan.
.. Radi primjera prikazana je na slici 17.3. ovisnost ukupne iskoristivosti oudjelu -eor,,1w1 u dimnim plinovima za jedan generator pare. vidljivo je da seoptimalan-pogon postiZe_pri.udjelu .?gr.u*, od 0,5yo. Daljnje smanjenje udjelagor.,"1x1 uzrokuje naglo_pove6anje udjeli eco,4,r"f dakle, narLlenepotpuno izga_ranje, koje naglo povedava gubitke u irguru.rjir.
n
s_:Fu)oF r E
aoYa=fo 1 0
UKUPNI GUBITAK ISKORISTIVOSTI
zRACENJE
ucLJtCNt MoNoKstD
0
st.I ' J A
17.3. Ovisnost gubitaka o sadrZaju kisika u dimnim plinovima
Mora se naglasiti da optimalni udio (Por"1r1u dimnim plinovima varira odsludaja do sludaja, odnosno posebno ovisi o generatoru pare i o vrsti goriva.Prikazane velidine na dijagramu odnose se na konkretan primjer [19], pa se zaostale sluiajeve ne mogu uzeti kao apsolutne velidine. Medutim, kvalitativni odnosizmedu promjena slidan je u svim primjerima.
17.4. UTJECAJ OPTERECENJA NA EKONOMICNOST POGONA
Gubici topline koji nastaju zradenjem s vanjske strane oplate generatora pareu okolni prostor sadrZani su u tzv. gubicima zratenia.r
Kolidina topline koja se gubi na taj nadin pribliZno je konstantna s obziromna opteredenje generatora pare, a posljedica toga je porast udjela tog gubitka (u
"/") pri smanjenju optere6enja (vidi sl. 4.5, 4.6, 4.7).I r
ll
ll. E 2 5Fo
FLt
9 z oL
6l(9
1 5
OPTERECEUE (POSTOTAK KAPACITETA)
Sl. 17,4. Ovisnost gubitaka o opteredenju generatora pare
t p.,t"firi:" "Uradeni
u poglavlju 4.
274
-
Takva ovisnost prikazana je na slici 17.4. vidljivo je da se istodobno s pora_stom opteredenja smanjuju. ukupni gubici do odretren" uri;"J""rti, odnosno dooptereienja otprilike od g0%, kada opet rastu zbog rtj"*j;;;iih gubitaka osjetnetopline.dimnih plinova.'Treba napomenuti da se i ovdje nazna1enevelidine odnosena.konkretan primjer [19], ari su prikazane tva[tativ'ne ;..r";;;; i odnosi karak_teristidni za veiinu generatora paie.
17.5. UTJECAJ ODSOLJAVANJA NA EKONOMICNOST POGONA
,3,$:l X:* #::,;,10: ll ".j:,_ll ton ce ntracij u soli u nu t ar seneratora p are;,,fl:?]it::'S""sj:1j""T,"..0:,?1.,':_:o.il"ero "jir'*Jl;k;;j;,';iliil;';#il:o'oir1llLladgnje soli u. cijevi pr+rij;l; i ;;;;id;;'i;;ff:
Zbog odsoljavanja dio se viete" voae n", "t.p'""rfrtJ'frr"ou ispusta izgeneratora pare, sto je-.gubitak topline koju rspustena voda odnosi sa sobom.
Prema tome, kolidina vode koja se iipusta pri odsoljavanju treba da bude
l*1: j::-:*::;\:,1^'".11',::'l","li:griiuqip's';;';;;il;;:v'#ffi::rfl:r::1",:sim
gubitka toplini dodatni je gubiiak i k;;il;lit; u;;;;"J"?obradu vode.
utjed.e. na Smanjenje prijenosa topline, tovodljivosti topline razliditih materijala u
Tablica l7'1' vrijednosti koeficijenta vodljivosti topline raztiditih naslaga na cijevima
Materijal
Koeficijenttoplinske
vodljivosti
[W/m K]
delikkamenacdada
45
fr,frbrosjedno)
17.6. UTJECAJ ODRZAVANJA NA EKONOMICNOST POGONA
jJi,,:l jlT, j,: i::f1 :_*:::lli I -na ".ek on-o.1idn o st ra d a sen e ra tora p are,
1"1^T.1.:,i::1ly!,:1:d":q.r."*ih.p"y,il;.^N;ffi ;;"',"*Tlii,lX?T.r"ii;:*,:f",::3,:T-:il1?'1":"{.d"""k;ir*,r;il;'*"ffi,?;:,il'::"J'#X"i"" r"*tl:'l,":rlflr"":l:lll"^,".,::d:T:ih plinoria, a;;;;;;;;"t'ili;;#r*i'_:]rJevne povr5ine.
re EuurL l (e .
:"::t:,:.?t" misliti o tome faktor; i u odgovaraju6im intervalima distiti og_
Koliko pojedina vrsta materijalazgryo. glkazuju velidine koeficijenatatabl ic i 17.1.
I
18. MOGUCNOSTI RAZVOJA BRODSKIHGENERATORA PARE
Generatori pare. najznadajniji su dio pogonskog sistemavvrrvr@Lvrr pd.rE rtarz\acaJnrJl su dlo pogonskog sistema brodova s parnompropulzijom , pa je zbog to€a t u2no primjeru:ivati ,?:r""-CtJt oidt" spoznaie itehnidke spoznaje irje5enja koja pridonose njiliovu uspjeSnijem raOu.Osnovne znadajke.u razvoju bioAsdn generarora pare su:- raspoloZivost i pouzdanost u radu,
- srgurnost u pogonu,- efikasnost u eksploataciji.
Svaki od tih lahtjeva podjednako je vai,an za titav brod, a njihovu se rjesa-::rl:, :?:: TlXll,l',":obuhvitno, j er"se ne ;;" ;;;;,,ir #l,i#, "riiJiljda najde5ie urjedu jedan na drugog.
Ako se zere anarizirati prvaci razuoja i.daljnjeg usavrsavanja brodskih gene_ratora pare, tada se to moZe ra5dlaniti na sf;eOleei1. poveianje termodinamske iskoristivosti kruZnog ciklusa,2. povehnje toplinske iskoristivosti generatora pare,3. usavr--{avanj e konstruktivnih dijelo"va,4. pobolj5anje procesa ugaranja,5. usavr5avanje kontrole, ."g,riu"ij" i automatizacije pogona.
18.1. POVECANJE TERMODINAMSKE ISKORISTIVOSTIRADNOG CIKLUSA
Termodinamska iskoristivost radnog ciklusa parnog postrojenja izravno ovisio pogonskim parametrima.s kojima rad-i generator pare. porastom radnog tlakai jzlazne temperature pregrijane p are iz geTeratora pare pove6ava se termodinam-ski stupanj iskoristivosti cititusa, a ta je"dinjenica ultna'u,;;;;;, i usavrsavanjugeneratora pare; svakako.do granice koja je ekonomski oprulJlnu s obzirom nakvalitetu i mehanidka svojstva-raspolozivo! materijala te investiciiske i pogonsketro5kove nastale. zbog povi5enja pbgonskih"parametara.rz toga proizlazi da je osnovni"dinilac razv?j? generatora pare stalni porastradnih parametara, od,n9,sno traka i temperature izraznepare. ovdje treba konsta_tirati da su velidine radnih parametara tuj"z" pare u brodskim postrojenjima nestomanje u odnosu na stacionarna postrojenja, sto je posljedicaizrazeniiih zahtjeva
277
za pogonskom raspolozivo56u i pouzdano56u u radu, odnosno manjim problemimaodrZavanja zbog specifidnih uvjeta eksploatacije na brodovima.
Tako je na primjer tipidno parno brodsko pogonsko postrojenje prije tridese-tak godina radilo s tlakom do 60 bara i temperaturom pregrijanja do 480'C, doksu dana5nji pogonski parametri do l2O bara i 540'C, s tendencijom da i daljerastu u skladu s razvojem tehnologije materijala.
Sada5nji stupanj tehnolo5kog razvoja omogu6uje najvi5e radne temperaturematerijala pribliZno do 650'C, demu se postupno pribliZavaju i brodski generatoripare.
Jedan od nadina da se pobolj5a termodinamski stupanj iskoristivosti ciklusaje uvodenje medupregrijavanja pare. U pro5losti je ugradnja medupregrijada,zbog pove6anih investicijskih tro5kova i problema sa za5titom medupregrijada uuvjetima manevriranja brodom (voZnja krmom), bila ogranidena samo na veiejedinice, odnosno nabrze prijevoznike kontejnera i velike tankere. Zbog sve ve6epotrebe za ekonomidno56u pogona, pogonske snage koje imaju medupregrijadesve su manje (cca 15 MW). Uobidajeni parametri svjeZe pare u ciklusu s medupre-grijavanjem su 100 bara/5L0'C.
Kao Sto je spomenuto, dodatni problem koji mora biti efikasno rije5en zageneratore pare s medupregrijadem je pouzdana za5tita pri manevriranju brodomi voZnji krmom. Tada nema protoka pare kroz njegove cijevi medupregrijada paih treba odgovarajuie za5tititi od pregaranja.
Kod dana5njih konstrukcija to se uspje5no rije5ava dvokanalnom izvedbomdimnog prolaza u konvektivnom dijelu generatora pare (iza lozi5ta), u kojemu jeu jednom od prolaza smje5ten medupregrijad. Pri voZnji krmom, posebnim dimnimzaklopkama zatvara se prolaz dimnim plinovima kroz taj dio generatora pare,dime se Stiti od o5teienja.
18.2. POVECANJE TOPLINSKE ISKORISTIVOSTIGENERATORA PARE
Povedanjem toplinske iskoristivosti izravno se utjede na smanjenje potro5njegoriva, Sto je stalna reLnja pri usavr5avanju konstrukcija generatora pare. Pritomje najutjecajnija izlazna temperatura dimnih plinova, odnosno stupanj rekupera-cije topline sadrZane u njima.
SniZenje izlazne temperature dimnih plinova postiZe se ugradnjom ve6ih nak-nadnih ogrjevnih povrSina (zagrijala vode i zagrijata zraka), pri demu uvijekimamo dva osnovna ogranidavaju6a dinioca: prvi je problem vezanza niskotempe-raturnu koroziju, a drugi je posljedica naglog porasta ogrjevnih povr5ina zbogsmanjenja razlika temperatura pri prijenosu topline, 5to je narodito znatajno zabrodske uvjete ugradnje, gdje uvijek treba radunati s ogranidenim raspoloZivimprostorom.
Rekuperativni (cijevni) zagijatizrakaili vode s tog su stajali5ta neprikladniza sniZenje temperature izlaznih dimnih plinova niZe od pribliZno 140'C. Medutim,uvodenjem regenerativnih (rotacijskih) zagrijada zraka postiZe se smanjenje izla-zne temperature dimnih plinova dak do 110"C. Njihova konstrukcija omogu6uje
278
ugradbenim dim.enzijama. a za5tita protiv djelovanja nisko_postiZe se primjenom za5titnog "ru.iti.unoi
,to;u.
18.3. KONSTRUKTIVNI DIJELOVI OGRJEVNIH POVRSINAusavrsavanjem konstrukcija generatora pare stalno se teZi sto manjoj kolidini
;iJlf:iligo#;j;:'lill' ari da se piit'*
"" nirusi ,igu,no,t-posona i ne poveiaju
Na taj su nadin razvijene konstrukcije s. relativno velikim loziinim prostorom,potpuno ekranizirani3, .Cgj" toplina prelaz.i,gfrr"l_,iil;;;
. Konvektivni dijeloviisparivada ri"a.nr su na minimum, dime 1e znatno redu_clrana masa materijala ogrjevnih povr5ina.veliki napredak
.u razvoju konstrukcija brodskih generatora pare b'o jeuvodenje membranskih stijenki rozista, -i.oje
su ujedno- oimnonepropusne, stoomoguduje rad generatora pare s tladnom uentitacijLm. ort-;;;", kod izvedbi sT:T?Ti:\i-
stijenka,m.a vise nisu p"t."uri masivni vatrostalni i izoracijski slojevi,crme se znatno umanjuju.masa ugradenog materijala te problemi u vezi s odrZa_vanjem i popravcimu. otin' ,ogu."ti.. ,Jposrize mogu.i-,oii)nurno brzeg ukrju_divanja u rad generatora pare ii rir"o""giln;u. ooJi,*'J,r'ffinor,i membran_skih stijenki:- moguinost kompretne predfabrikacije pojedinih sekcija u tvornici,- poveiana dvrstoia i elastidnost tonsirutcile,
---r- $ !'vr- manji problemi odrZavania.- pojednostavljeno odrZavanje distoie ogrjevnih povrsina,
Afl'il1;Tilll"i'liill"lime ie 'utoa.'
"pLdava nasrajanje korozije na vanjskoj
Konstrukcije mod_ernih generatora pare_potpuno- su varene, bez uvarjivanihspojeva, sto dodatno.poveiiva c;etotufnu dvrstoiu konstrukcije, pouzdanost upogonu i pojednostavl jeno odrZavanie. '
izvedbe s prihvatljivimtemperaturne korozije
18.4. POBOLJSANJE PROCESA IZGARANJA
"^r^T::ll:denja pro^cesa izgaranja u najuZoj je vezi s cjerokupnom efikasno.iuraoa generarora pare. pritom je osnovni t;llr:u^d";;;,;;ffi,puno izgaranjego'va uz sto manii pretidak zraka. Suprotno. tom zahtjev"u. nameee se potrebakoriStenja sve rosiiih lvariteta goriva, pu'r." pr'ugodbom ii".aui
"*o aja za gorivoi konstruktivnim oblikom loZis"ta treua ou-osiguraju optimalni uvjeti rada.Karakteristidnost brodskih izvedbi ten"rutora paie je zbijenost konstrukcijezbog manjih ugradbenih
_dimenzija, " pSrr:"*r" .;";; i ;a"spec**na optere_ienja pojedinih diierova.ogrjevni"h poursrni..Tome-morai",ol"ir:r"ati gorionicii loZiste. jer se po iedinici-vlru."n;-;;;;dovoditi ,nurio uejuiorieina toprine.Zbog takvih pogoninrr potreba i ."1"i"^lo a razvijenaje konstrukcija brodskihgeneratora pare sa stropnim gorionicima, kojima ,;;;;fi;"';;;;iine razmjestene
-
279
tako da plamenu i dimnim plinovima daju putanju u obliku slova >>IJ<. Na taj senadin pove6ava duZina plamena, produZuje vrijeme mijeianja goriva i ztaka tetako omoguduje izgaranje goriva s minimalnim pretidkom zraka. Uobidajeni pre-tidak zraka zaizgaranje u brodskim generatorima pare bio je otprilike 15%, alise primjenom stropnog loLenja i usavr5avanjem izvedbi gorionika uspjelo snizitina 5 do 107o, s time da se u optimalnim uvjetim aizgaranja moZe sniziti dak do 3%.
Osim Sto to umnogome utjede na smanjenje gubitka topline izlaznih dimnihplinova odnosno na poveianje ukupne efikasnosti rada generatora pare, sniZenjempretidka zrakazaizgaranje snizuje se takoder temperatura ro5enja izlaznlh dimnihplinova, dime se znatno umanjuje opasnost od niskotemperaturne korozije. To jevrlo vaZna dinjenica za moderne brodske generatore pare, koji rade s vrlo niskimizlaznim temperaturama dimnih plinova (pribliZno 120"C).
Na mnogim se brodovima danas ugraduje samo jedan glavni generator pare,Sto znadi da mora biti vrlo pouzdan u radu, posebno fleksibilan pri optere6enju,a to moraju omogu6iti odgovaraju6e karakteristike gorionika i njihova regulacija.Stoga se u razvoju konstrukcije gorionika napose ttaLi pove(anje tzv. omjeraregulacije, odnosno omjera podrudja optereienja u kojemu oni mogu efikasnoraditi. Specijalnim konstrukcijama glave rasprskada, koji radi na principu djelova-nja ultrazvudnih vibracija, postignut je omjer regulacije dak do 15 : 1.
Vrlo vaZna istraZivanja i znatni napori poduzimaju se da bi se na brodovimamogle upotrebljavati sve nekvalitetnije, ali zato znatno jeftinije raspoloZive vrstegoriva.
Energetske krize u proteklom periodu vi5ekratno su potencirale mogu6nostikori5tenja ugljena za pogon brodskih parnih postrojenja. Problemi u vezi s timesu uskladi5tenje goriva, manipulacija gorivom, automatizacija pogona i zaititadovjekove okoline. Da bi se uskladi5tile iste kolidine energije u gorivu potrebanje za ugljen pribliZno dvostruki ve6i volumski prostor u odnosu na loZivo ulje.Nadalje, velidina generatora pare za loZenje ugljenom takoder je znatno veCa, atome valja dodati uredaje za odstranjivanje pepela i Sljake, Sto uvjetuje dodatnetehnidke probleme.
Mogudi nadin koristenja ugljena za brodske potrebe je izgaranje tekuie mje-Savine loZivog ulja i ugljene pra5ine. To nije potpuno nova koncepcija; takvihpokusaja bilo je ve6 nakon prvog svjetskog rata kao i u toku drugog svjetskogiata, ali bez ve6ih praktidnih uspjeha. Medutim, spoznaja o sve ogranidenijimkolidinama raspoloZive nafte potide istraZivanja na tom podrudju. Dosada su rije-Seni brojni problemi koji se pritom pojavljuju, Sto pruZa opravdana odekivanjada 6e se u budu6nosti takvi sistemi loZenja brodskih generatora pare viSe primje-njivati.
Moguinost loZenja s izgaranjem goriva u tzv. fluidiziranom sloju takoder seistraZuje radi primjene na brodovima. Osnovne su prednosti izgaranja u fluidizi-ranom sloju smanjenje zagadenja okoline jer se znatno umanjuje kolidina izlaznogsumpor-dioksida, i mogu6nost upotrebe razliditih vrsta goriva lo5ije kvalitete, kojamogu biti plinovita, teku6a ili kruta. Nedostaci su slidni onima koje imamo prikori5tenju krutih goriva. Prema tome, glavni razlozi koji u budu6nosti moguomogu6iti izgaranje u fluidiziranom sloju na brodovimavezani su za cijenu i vrsturaspoloZivog goriva, te propisi o za5titi dovjekove okoline, koji sve znadajnijeutjedu na razvoj energetskih uredaja.
280
ltfi
18.5. USAVRSAVANJE KONTROLE, REGULACIJE IAUTOMATIZACIJE POGONA
Pove6anje_ kapaciteta i ostalih radnih parametara generatora pare uvjetujesve veie potrebe za sls]:vom kontrole, reguracije i autJmatskl! upravrjanja.. veiina novijih brodova s parnom propitri.io- i-" o,;;;;;ori ruou strojarnicebez posade,-no.uvjeti za to iu tunkcionarnosi i pouzdan"ort ,, iuou kompretnogmjerno-regulacijskog kompleksa. po.stalo je uobidajen" a;;" ,graduju posebnaprocesna radunala, koja upravrjaju cijelim pogonom kompletnog:energetskog po-strojenja na brodu, osiguravajuii optimalan rai u svim nlelovim?azama (kretanje,normalni relim, zaustavljanje, izvinredni reZim).
Bez obzira na sve lakse fizidke napore pogo.trkog osoblja koje upravlja takvimslozenim strojnim kompleksima, treba ,rui;"[ imati"na ""i"
aJ.u u vezi s tim isve v_eie potrebe da se ti ljudi strudno usavr5avaju.Stoga neka i ovo djero posluzi kao mali prilogi pomo6 stjecanju takvog znanja.
281
Prilog 1.Velidina stanja zasi6ene pare
0,000,01I2345
101520253035404550556065707580859095
0,006 1080,006I120,0065660,007 0550,007 5750,a08I290,008 7180,012270,017 040,023370,031 660,0424I0,056220,073750,095 820,12340,15740,19920,2501.0,31160,38550,47360,57800,70110,8453r,0133I,208r,4331,6911,985
0,001 00020,001 00020,001 00010,001 00010,001 00010,001 00000,001 00000,001 00030,001 0010,001 0020,001 0030,001 0040,001 0060,001 0080,001 0100,001 0120,001 0150,001 0170,001 0200,001 0230,001,0260,0010290,001 0330,001 0360,001 040
206,3206,2t92,6179,9168,2157,3r47,2106,477,9857,U43,4032,9325,2419,5575,2812,059,5797,6796,2025,0464,1343,4092,8292,361I,982r,673r,4t9t,210r,0360,89150,77020,66810,58180,50850,44600,39240,346/.0,3068o,27240,24260,21650,19380,17390,15630,14080,12720,11500,14020,094630,086 040,078 350,07145
-0,040,004,178,39
12,6016,8021,0141,9962,9483,86
104,8t25,71,46,6167,5188,4209,3230,225t , r272,0293,0313,9?14 0
376,9398,04r9,1M0,2461,3482,5503,7525,0546,3567,7589,1610,6632,2653,8675,5697,3719,1741,1763,1785,3807,5829,9852,4875,0897,7920,6943,7966,9990,3
250225022s03250525072509251125202s292538254725562565257425832592260r261026182627263526442652266,0
-0,00020,00000 015 t0,03060,04590,06110,07620,15100,22430,29630,36700,43650su90,57210,63830,70350,76770,83100,89330,95481,01s1,0751,1341,1931,250r,3071,3631,4191,473r,5281,5811,6341,687r,7391,7911,842r,8921,943r,9922,0422,091
9,1589,1589,r319,1059,0799,0539,0278,9028,7838,668R 550
8,4558,3548,2588,1668,0787,9937,9rl7,8327,7577,6847,6137,5457,4807,4177,3557,2967 )1s
100105110r15120125130135140145150155r60ro)r70t751801851901952002052t021,5220225230
2,3212,7013,r3I3,6144,1554,7605 41?
6,1817,0087,9208,924
10,03It,231 ' < <
13,9915,5517,2419,0821,,0623,2025,5027,98
0,0010,f40,001 0480,001 0520,001 0560,001 0610,001 0650,001 0700,001 0750,001 0800,001 0850,001 0910,001 0960,001 1020,001 1080,001 1150,0011210,001 1280,001 1340,001r420,001 1490,001 1570,001 1640,001 1730,001 1810,001 1900,001 1990,001 209
266826762684269r26992706271327202727z t J . J
2739274527512757276227672772277627802784- 78827912794279627982 80028012802
2,1392,L882,2362,2832,33I2,3782,4252,4712,5r82,s642,610
7,1837,1297,0777,0266,9776,9286,8826,8366,791.6,7486,7056,6636,6226,5826,5426,5046,4656,4286,39r6,3546,3186,2826,2466,2r1
-
283
235240245250255260265270275280285290295
30,6333,4836,5239,7843,2546,9450,8855,0659,5064,2069,t974,4680,0485,9392,L498,70
105,6112,9120,6128,6137,1,t46,I155,5165,4175,8186,8198,32t0,5215,6220,8227,20
1 0141 038t0621 0861 110
I 1351 1601 18512 r l1,2371,263r290131713451373t4a2L43214631.494t5271 5601 596r6337672L7t7t7&1 8181 89019362046
2,6562,7022,748) '7AA
2,8392,8852,9372,9763,0223,0683,1153,1613,208? t { 5
3,303
3,4003,4503,s01
3,ffi63,6623,7r93,7803,8493,92r4,0024,Ltl4,7794,349
6,r766,1416,1066,0716,0366,0015,9665,9305,8955,859< R))5,7855,7475,7085,6695,6285,5865,5425,4975,4495,3985,3435,2835,2185,r445,0604,9584,8L44,7244,517
300305310315320325330335340345350355360365370372374374,1,5
0,00l2l90,001,2290,001 2400,001 2510,wr263O,NIN60,001 2890,001 3030,001 3170,0013320,001 3490,001 3660,001 3840,001 4040,0014250,001 ,1480,0nr4730,001 5000,001 5290,001 5620,001 5980,001 6390,001 6860,001 7410,001 8090,001 8960,002 0160,0022140,m23640,002 841
0,065250,059650,054 610,050 040,045 900,42130,038 710,035 590,032740,030 130,027730,025540,0235r0,021 650,019930,018 330,016 860,015 480,014 190,0t2990,011 850,010780,0097630,008 7990,007 8590,006 9400,0060120,w49730,w44390,003 458
2802280228022 80027992796279427W27862780277427682760275r-74L273027L8270426882670265026262599256825302485242823432287
| 21552107,40,003 17 4,4429
ilrl
284
;
I
Prilog 2.Veli6ina stanja pregrijane pare
0,010,030,040,50,060,080,10,20,30,40,60,81r01,52,02,5
6,98324,1028,9832,9036,1841,5345,8360,0969,1275,8985,9593,5199,63
ttr,4120,2127,41 1 ? 5
t43,6151,8158,8170,4 \'r79,9188,0195,0201,4247,1212,4223,9
0,001 0000,001 0030,001 0040,001 0050,001 0060,001 0080,001 0100,0010170,0010220,0010270,001 0330,001 0390,001 0430,001 0s30,001 0610,001 0680,ffi|w40,001 0840,001 0930,001 1010,001 1150,Nrr270,001 1390,001 149
I29,245,6734,8028,1923,7418,1074,677,6505,2293,9932,7322,0877,6941,1590,88540,7t840,60560,46220,37470,31550,24030,19430,16320,L4070,12370,11030,099 540,0799L0,066 630,057 030,M9750,044040,039430,032440,027370,023530,020 500,018 040,0r4280,011500,0093080,N7 4980,005 8770,003728
29,34101,0721,,4t37,8151,5173,9191,8251,5289,33t7,7359,9101 7
4t'7,5467,1504,75 1 5 1
561,,4604,7640,1670,4720,9762,6798,4830,1858,6884,6908,6962,0
1 008I 050l 087
251425462555256225682577258526102625263726542666) Aa<
2693270627162725273827482756276827762783278827E2279527972 801
0,10600,35440,42250,4763052W0,59250,6493
.0,8321.0,94411,026r,745r,2331,3031,4341,5307,ffi11,,672L,776r,8601,93L2,0462,1382,2162,2U2,3442,3982,4472,s542,646) 1)<
R q71
8,s798,4768,3968,3318,2308,1517,9097,7707,677? 5?1
7,43s7,3607,2231 1 ) 1
7,0526,9916,8946,8196,7586,6606,5836,5t96,4656,4186,375
J
4568
10t2l4l61820253035q4550607080m
100120t4160180200220221,,20
233,8242,5250,3257,4263,9275,6285,8295,0303,3311,0324,7336,6347,3357,0365,7373,7374,I5
0,001 1590,001 1680,m1.fi70,001r970,o012160,0012350,0012520,0012690,001 2860,0013190,001 3510,001 3840,001 4180,001 4530,00L5270,001 6110,001 7100,001 8400,0020370,00267r
1.1221 155121412671,31713641 408t492157216511,735t827
28V228022 8002798279427852774276027452728268926422s8525L424182196
2,7972,8612:9213,U77 1 ) )3,2083,2873,3613,4973,6243,7473,8774,0154,295
6,3376,2546,1846,1236,0696,0195,9745,8915,8165,7475,6825,6205,5005,3805 ' S ?
5,1134,9414,580
285
p: 1,0 bar 1,5 bar
T"c
vm3/kg
,kJ/kg
skJikg K m3ikg
,kJ/kg
skJ/kg K
020N6080
1001201N1601802002202402ffi2803003203403603804004204404604805005205405@580600620640660680700720740760780800
0,001 00020,001 0020,001 0080,001 0170,001 029
0 ,184,0
167,5251,,21?5 n
-0,00010,29630,572r0,8309r,075
0,000,00:0,000,000,000,00
0001oo20080t7029044
0,184,0
t6'7,6251,2335,04r9,1,
-0,00010,29630,5721,0,8309t,0751,3071,696
r,7931,8891.,9842,0782,t722,262,3592,4532,5462,6392,7322,8242,9173,0103,0r23,L953,2883,380
3,5653,6581 7503,8431 q 1 5
4,0284,r204,2L34,3054,3974,4904,5824,6754,7674,8594,952
2676
27r72756279628362875291,529552994303430753 1153 1553t963237327833203361340334463 488353135743617366r3705374937933 8383 883392839744020406641124 158
7,362
7,4677,5667,6607,7507,8357,9177,9968,0728,1458,2178,2868,3538,4188,4828,5M8,6058,6648,7228,7798,8358,8898,9438,9969,0479,0989,r489,r979,2469,2949,3419,3379,4329,4779,5229,565
1,1881 t 5 1'1,317
1,3811,,4441,,5071,,5707,6331,6951,,7571,8191,881t,9432,0052,0672,r29, 1 0 1
2,2522,3t42,3762,4392,499J <41
2,6232,6842,7462,8082,8692,931t o0?? 0s43,tr63,r78? t?o
3,301
27 t r27522793283328732913295329933033307331,1431543 1953236327833t9336r34033M53 4883 53035743617366L3704374937933 8383 88339283973401940654 l r24 158
7,2697,371,7,467
7,6447,7277,8067,8837,9578,0288,0978,1658,2308,2948,3568,4r78,4768,5358,5918,6478,7028,7568,8088,8608,9118,9619,0109,0589,1069,r539,1999,2459,290q 1i4
9,378
p: 2,0bar 2,5barT'c v
m3/kgI
kJ/kgs
kJ/kg Kv
m3/kgi
kJ/kgi
kJ/kg K0
20406080
1001201401601802N2202N2ffi280300320340360380400420440460480s00s205405605806006206406606807N720740760780800
0,001 00010,001 0020,001 0080,001 0170,00L0290,001 0440,001 061
0,284,0
167,6)<1 7335,0419,1503,7
-0,00010,29630,s7200,83091,075L,307r,528
0,001 00010,001 0020,001 0080,001 0170,001 0290,ffi|0440,00i 061
n ' )84,1
167,725L,3335,1419,2s03,8
-0,0001o,29620,57200,83@1,,07513mr,528
0,93490,98401,0331,080r,1,28r,1751 aaa
1,2691,316r,363r,4101,4561,503r,5491,596r,6421,6891,7351,78I1,,8281,,874r,9201,9672,0132,O592,r05' ) l < )
2,9182,2442,2902,3372,3832,4292,475
274827892830287I29r1,29512991303230723tI33 1533r94323s32773 3183 36034023 445J 4 6 I
3 5303 57336163 6603704374837933837388239283973401940654ltL4 158
7,2307,3287,4207,5077,5917,6717,7487 R))
7,8947,9638,0318,0968,1608,2238,2848,3438,4018,4588,5148,5698,6228,67sR ' 7 ) 1
8,7788,8288,8778,9258,9739,0209,0669,1r29,r579,2019,245
0,7M00,78400,82320,86200,90040,93850,97631,01,4r,0521,0891,,1271,164r,201I,2391,2761,3131,350L,3871,4241,462t,4991,,5361,573r,610t,647r,684t,721r,7581,7951,8321,8691,9061,9431,980
27432786282728682909294929903 030307131,123I523r93323532763 3183359340234443 487352935733616366037043748379238373882392739734019406547t1,4 158
7,1t87,2L87,3r27,4N7,4857,5657,6437,7t77,7897,8597,9277,9928,0568,1198,1808,2398,298R ? 5 S
8,4108,4658,5198,5728,6238,6748,7248,7748,8228,8708,9178,9639,0099,0549,0989,L42
p : 3 bar 4 bar
T"c
vm3/kg
I
kJ/kgs
kJ/kg Kv
m3/kga
kJi kgs
kJ/kg K
020406080
100t20
LQ1601802W2202402602803003203q360380400420MO460480500520540560580600620&06606807W7207N7ffi780800
0,001 00010,001 0020,001 0080,001 0170,001 0290,001 0440,001 061
0,384,1
167,7251,,3335,14I9,2503,8
-0,00010,29620,57200,83081,075r,307r.528
0,000,000,000,000,000,000,00
0,00
0000020080t7029044061
080
0,4u,2
t67,825L,4??5 '4t9,3s03,9589,1
-0,00010,29620,57200,8308t,0751,,307t,527r,7390,6t67
0,65060,68370,71640,74860,78050,8t230,84380,87530,90660,93790,96911,0001,0311,0631,0941,L25r,1,56t,t87r,218r,249L,2791,310L,3411 a1)
1,403t,4341,465t,496I,5n1,5571,5881,6191,650
273927822824286629072948298830293 0703 1113 1513t9232343n533r733593 4013443348635293572361.6365937033747379238373 882392739734 018406/,4r1,14r57
7,0257Jn1 ))')
1 ? 1 )
7,3977,4787,5567,6317,7037,7737,Ut1 qnl7,971,8,0348,0958,1558,2r38,2708,3268,3818,4348,4878,5398,5908,6408,6898,7388,7858,8338,8798,9258,9709,01,49,058
0,48370,50930,53430,55890,58310,ffi720,63110,65490,67850,70210,72560,749L0,7725o,79590,81920,84260,86590,88920,9t250,93570,95900,98221,0051,0291,,052I,0751,098L,tzl1,1451,1681,,r91L,2141,237
27742 8182&ffi290229442985302630673 1083149319Lt zJz
32743 31533573 40034423 4853528357L3 6153 658370237n37913 8363 881392639724018406/.4 1104L57
6,9817,0797,1717,2587,3407,4r97,4957,5687,6387,7061 '71)
7,8377,8997,96L8,0208,0798,1368,r928,2478,3018,3538,4058,4568,5078,5568,6048,6528,6998,'7468,791.8,8368,8818,925
27582 805
0,31650,3346
020406080
100L20L40160180zffi220240260280300320340360380400420MO4ffi480500s20540s605806006206406606807W7207407ffi780800
0,38350,404s0,42500,44500,46470,484r0,s0340,52260,54t60,56060,57951 5qR4
0,61720,63590,65470,67340,69210,71080,72940,74810,76670,78530,80390,82250,84110,85970,87830,89680,91540,9340n 05?s0,97r00,9896
2766281L2 85528982940298230233 0653 10631473 18932303272331.433563 3983441348435273 570361436573702374637903 8353 8803926397L40I740634lt041,56
6,8636,9657,0597,t481 )a)7,3I27,3887,4617 <1)7,60r7,6677 7?)
7,7957,8567,9167,9758,0328,0888,1,438,1978,2508,3028,3538,4038,4528,5018,5498,5968,6428,6888,7338,7778,82r
0,35200,36900,38570,4021,0,41830,43440,45040,46630,48210,49790,51360,s2930,54s00,56060,57620,s9180,ffi740,62300,63860,654r0,66960,68510,70070,71620,73L70,74710,76260,778I0,79360,80900,8245
28502894293629793UzT30623r043 L45318732293271.J J I J
J J ) )
3397344034833 s263569J O I J
36573701,374537903 8353 88039253971401740634t094156
6,7646,8696,9667,0577,r421 ))2,
7,3007,3747,44s7,5147,5817,6467,7097,7717,8317,8897,9478,0038,0588,1128,1658,2t78,2688,3188,3678,4168,4648,5118,5s88,6038,6488,6938,737
0,001 0000,001 0020,001 0080,001 0170,mr0290,001 0440,001 0610,001 080
0,5R4 1
167,9
?1S ?
4t9,4503,9589,2
-0,00010,29620,57190,83071,075L,307t,5271,739
0,001 0000,001 0020,001 0080,001 0170,001 0290,001 0430,001 0600,001 080
0,6u,4
168,0251,6335,44I9,4504,0589,3
-0,00010,29620,57190,8307r,0751,3071 5)7
1,739
n ' 8 bar 10 bar
T'c vm3lkg
I
kJ/kg^t
kJ/kg Kv
m3/kg,
kJ/kgs
kJ/kg K
020406080
100120140160180200220240260280300320340360380400420440460480500520540s60580600620&0660680740720740760780800
0,000,000,000,000,000,000,000,000,00
0000010080r7029043060080r02
0,884,6
t68,225r,7335 5
419,6504,1589,4675,6
0,00010,29610,57180,83061,0751,306r,5271,,7391,942
0,001 0000,001 0010,001 0070,001 0170,001 0290,001 0430,001 0600,001 0800,001 102
1,084,8
168,325r,9
419,7504,3589,5675,7
-0,00010,29610,57t70,83051,0751,,306r,527r,7381,,942
0,24710,26080,27400,28690,29950,3tr90,32410,33630,34830,36030,37230,3u20,39600,40780,41960,43140,44320,45490,46660,47830,49000,50170 5 1 1 4
0,525r0,53670,54840,56000,57L60,s8330,59490,60650,6181
279L28392884292929723 01530573 099314L3 183322532683 31033523 39534383 481352435673 6ll3655369937443 7883 8333 87839243970401640624 1084 155
6,7126,8156,9096,9987,0817,|ffi7,2357,3077,3777,M47,509
7,6357,6957,7547,8127,8687,9231 All
8,0308.0828,1348,1848,2338,2828,3308,3778,4248,4708,5158,5598,603
0,19440,20590,21,690,22760,23790,24800,25800,26780,27760,28730,29690,30650,31600,32560,33500,34450,35400,36340,37280,38220,39160,40100,41040,41970,42910,43840,44770,457r0,46640,47570,48500,4943
277728272875292129653 00930523 09s31373 1803222326433073 35033923 435347835223 s653 6093 65336973742378738323877392339694 01540614t0741,54
6,5846,6926,79r6,8836,9687,049' t 1 )<7,t987,2697,3377,4037,467'7 <)O
7,5897,6487,706'7 7617,8187,8727,9267,9788,0298,0808,1298,1788,2268,2738,3208,3668,4118,4568,500
t
p : 12bat 14barT'c
m3/kgI
kJ/kgs
kJ/kg K m3/kgi
kJ/kgs
kJ/kg K0
20q6080
100r20140160180
2N220240zffi280300320340360380400420440460480500520540560580600620&0660680700720740760780800
0,000,000,000,00.0,00.0,00.0,0010,0010,0010,001
000001007077029043060080t02I27
I ,285,0
168,5)<) 1335,84t9,9504,4589,6675,8763,2
-0,00010,296r0,57170,8304r,0751,306t,5271,7381,9422,I39
0,001 0000,001 0010,001 0070,0010170,001 0290,001 0430,001 0600,001 0790,001 1020,001 127
t ,485,2
168,7)<) )336,0420,05M,6589,8675,9763,3
-0,00000,29ffi0,57160,83021,0741,306r,5271,7381,,9422,139
0,t6920,17880,18790,19680,20540,2t390,22220,23040,23860,24670,25470,26270,27070,27870,28660,29450,30240,31030,31810,32600,33890,34170,34950,35730,36510,37290,38070,38840,39620,40400,4118
28r42865291229583 00330473 090J T J J
317632r932613304J 5 4 l
3 3903433347635203s6336073 6s13696374037853 8303876392L396740134 06041064r53
6,5876,69r6,7866,8746,9567,0347,1097,1807,2487,3157,3797,4467,5027,5627,6207,677'l 77)
7,7867,8407,8927,9447,9948,0448,0938,1418,188R t 1 5
8,28I8,3268,3718,415
0,t429o 1 < 1 s0,1s960,t6740,17490,18230,18960,19670,20380,21080,21770,22460,23150,23840,24520,25200,25880,26s60,27240,279r0,2859o,29260,29930,3060n 7 , 1 ) 1
0,31940,32610,33280,33950,346r0,3s28
280128542904295r299730423 0863I29317232r532583 301334433873 431,34743 5183 5613 6053 650369437393784382938753920396640t2405941054152
6,4946,6036,7026,7926,8776,9567,0327,1047,1737,2407,3057,3677,4297,4887,5467,6037,6597,7147,7677,8207,8777,9221 A1)
8,0218,0698,1168,1638,2098,2s48,2998,343
p: 16 bar L8 bar
T"c
vm3ikg
,kJ/kg
skJ/kg K
vm3/kg
t
kJ/kgs
kJ/kg K
020Nffi80
100r20140160180200
2202402602803003203403603804004204/+O460480500520540560580600620&06606807W7207407ffi780800
0,00099940,001 0010,001 0070,001 0160,001 0280,001 0430,001 0600,001 0790,001 1020,001,t270,001 1s6
t ,685,4
168,9252,4336,1420,2504,7s89,9676,0763,4852,4
-0,00000,29600,571,50,83011,0741,3061,5261,7381,9412,t392,331
0,000 99930,001 0010,001 0070,001 0160,001 0280,001 0430,001 0600,001 0790,001 1010,00r1270,001 156
1,885,6
169,0252,6336,3420,3504,8590,0676,2763,5852,5
-0,00000,29590,571,40,83001,0741,306r,526t,738t,94L2,t382,330
0,13100,13830,14530,15210,15870,16510,L7r40,t7770,18380,19000,19610,20210,20820,21420,22020,22610,23210,23800,24400,24990,25580,26t70,26760,27340,2793n )Rst0,29t00,29690,30270,3086
28432895294429913 0363 0813\2531.6932r23255329833473 38534283 4723 5153 559360436483693373737823828387339r939654 01140584r044tsl
6,5246,6266,7206,8066,8876,9647,0377,r077,r747,2397,3037,3647,4247,4827,5407,5957,6507,7047,7567,8087,8597,9097,9588,0068,0548,1008,1,468,t928,2378,281,
0,11500,12170,t2820,13430,t4020,14600,15170,15730,16290,16840,t7380,17930,18470,i9000,19540,20070,20600,2rr30,21660,22190,22720,23240,23770,24290,24810,25330,25860,26380,26900,2742
28322885293629843 03130763r2l3 1653208325232953339338234263 4703 513355736023646369r3736378r382638723 91839644 010405741034150
6,45r6,5586,6546,7436,8266,9046,9777,0487,tl67,t821 )4<7,3077,3677,4267,4837,5397,5947,6487,jffi7,7527,8037,8537,9027 ( ) < 1
7,9988,0458,0918,1378,1818,226
l#
02040' 6 0
80100I20I40160180200
220240260280300320340360380400420440MO480500520540s60580600620640660680700720740760780800
0,1021
0,10840,11440,12000 t r s {0,13080,13600,t4710,14610,15110,15610,16100,16590,17070,r7560,18040,18520,19000,19470,19950,20430,20900,21370,2t85o ) )1 )0,22790,23260,23730,24200,2467
2820
287629282978302s30713 1163L61.320532493292J J J O
3 3803A334673 51135s63 60036443 689373437793825387139r739634 00940564 1024149
6,383
6,4946,5946,6856,7706,8496,9246,9957,0647,1307,1,947,2567,3t67 17\
7,4327,4897,5447,597/ ,OJU
7,7027 7\a7,8037,8527,9017,9497,9958,0428,0878,1328,1,76
0,084 360,089 510,094330,098 930,10340,I0760,11180,11600,12000,I24r0,12810,13200,13600,13990,14380,14770,15150,15540,15920,16300,16690,17070,17450,17830,18210,18580,18960,79340,1,971
285129072gffi3 0103 0593 1053l5l3L96324r32853329J J / J
3 4I834623 5063 55135953 6403 685373037763821.386739t33 960400640534 1004147
6,3s26,46r6,5586,6476,7306,8076,8806,95r7,0187,0837,1467,2077,2667,3247,38r7,4367,4907 \41
7,5967,6477,6977,7477 7qS
7,8437,890'7 oa'l7,9828,0278,O72
0,00099920,001 0010,001 0070,001 0160,001 0280,001 0430,001 0600,001 0790,001 1010,0011270,001 156
2,085,7
169,2252,7336,5420,5505,0590,2676,3763,68s2,6
-0,00000,29590,s7130,82991,0741,3051,5261 ' 7 1 1
1,94I2,1,382,330
0,000 99900,001 0010,001 0070,001 0160,001 0280,001 0430,001 0s90,001 0790,101 1010,00t 1260,001 1560,001 190
86,2169,7) \ 7 )
336,9420,9505,35qn s676,6763,9852,8
943,7
0,00000,29580,5711.0,8297I,0741,3051,5261,737r,940z , L J I
2,329
2,518
293
p: 40 bar 45 bar
T"c m3/kg
ikJ/kg
skJ/kg K
vm3/kg
ikJ/kg
skJ/kg K
020406080
100r20140160180200220240
260280300320340360380400420440460480500520540560580600620640660680700720740760780800
0,000 99820,000 99990,001 0060,001 0150,0010270,00r0420,001 0580,001 0780,001 1000,001 1250,001 1540,001 1880,00t228
4 n87,6
L7t,0254,4?1R 1
422,0506,4591,5677,5764,6853,4944,11 038
0,00020,29550,57060,82891,0731,,304r,5241,735t,9392 1 ? 5
) 7)'7
2,51,52,701,
0,000 99800,000 99970,001 0060,00101s0,0010270,001 0410,001 0580,001 0770,001 0990,001 1250,001 1s40,001 1870,00r227
4 5
88,1I77,4254,8??R 5
422,4506,7591,8677,8764,9853,6944,31038
0,00020,29540,57040,82861,0721,303r,5241 7?51,938) 17\
2,3262,5142,700
0,05r720,055 440,0s8 830,062 000,064990,067 870,070 660,073 380,076040,078 660,081 250,083 810,086 340,088 860,091 350,093 840,096 310,098 760,10120,10360,10610,10850,11090,11330,1,1570,11810,12050,1229
2836290229623 01830703r203 168321632623 30833543 4003 4453 49035363 5813627- t o / - t
3719376s3 8113 85739043 9513 998404540924r40
6,1356,2586,3646,4596,5466,6276,7026,7736,8416,9076,9707,0317,09r7,t497,2067,2617,31.57,3687,4207,4717,5217,5707,6t97,6667,7t31 1<q
7,8057,850
0,044540,048 130,051 340,054290,057 060,059 700,062250,064720,067 L40,069 510,07r840,0741,50,076430,078690,080 930,083 160,085 370,087 570,089 760,091 940,094 110,096270,098 430,10060,1.0270,10490,10700,1091
2 8082 88029443 00330573 1093 159320732553 3013 348339434393 4853 53135773623366937t537613 8083 8543 90139483995404240904138
6,0386,t776,2856,38s6,4766,5596,6366,7096,7796,8456,9496,97r7,0317,0907,L47'7 )At'7 )<1
7,3r07,3627,41,47,4U7 5 1 1
1 <A''
7,6107,6577,7037,749
p : 30 bar 35 barT'c v
m3/kgi
kJ/kg.t
kJ/kg K m3/kg,
kJ/kgs
kJ/kg K0
20406080
1001201.40160180200220
240
260280300320340360380400420440460480s00520540560580600620u06606807N720740760780800
0,000 99870,001 0000,001 0070,001 0160,001 0280,0010420,001 0s90,001 0780,001 1010,mL1260,001 1550,001 189
3,086,7
r70,1253,6
42t,25n< 7s90,8676,9764,1853,0943,9
0,00010,29570,57100,8294r,073
I 5 ? 5
r,7361,9402,1,372,3282,s17
0,000 99850,001 0000,001 0060,001 0160,001 0280,Nr0420,001 0s90,001 0780,101 1000,001 1250,001 1550,001 189
0.Nr229
87,1,170,5254,2337,7421,6506,0591,1677,2764,4853,2944,O
I 038
0,00010,29560,57080,8291.1,0731,304t,52s1,7361,,9392,1362,3282,s16
2,7020,068 16
0,072830,077 120,081 160,085 000,088 710,092320,095 840,099 310,10270,10610,10950,11280,11610,11940,12260,1259o,t29l0,13230,13560,13880,14200,1,45I0,14830,15150,15470,15780,16100,1641
2823
2 885294229953 04530943141.3 187323332783322J J O /
34123 4563 50135463 59136363 681372737723 8183864391039574003405040974145
6,224
6,3436,448
6,5426,6296,7096,7846,8566,9256,9917,0547,1167,176
7,2927,3477,4027 4\<7,5087,5s97,6107,6607,7087,7567,8047,8507,8967,9417,986
0,060 820,064770,068420,071.870,075l70,078 360,081 460,084 490,087480,090 430,093340,096220,099 090,10190,10480,10760,11040,tr320,11590,11870,12150,12420,12690,12970,13240,13510,L3780,1405
286129232979303230823 l3l3r783224327033153361.34063 45134963 5413 58636313677372337683 8153 86139W39544 0014 0484W54142
6,2366,3496,4496,5406,6236,7016,7746,8846,91l6,9767,0387,0997,1587,2167,272r , 3 z t7,3807 47a7,4857,5367,5867,6357,6837,7307,7777,8327,8687,91,3
p : 50 bar 60 bar
Toc
vm3/kg
tkJ/kg
skJ/kg K
vm3/kg kJ/kg
skJ/kg K
020N6080
100t201401601802W220240260
2803003203N360380,m0420MO4ffi480500520540560580600620ffi660680700720740760780800
0,00(0,00(0,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,001
99779995006015027041058077099124153t87226275
5,188,6r71,,9,5< 1338,8a ) ) ' l507,r592,1678,r765,2
853,8944,4
1 0381 135
0,00020,29520,57020,82831,0721,3031 5 7 1
t,7341.,9372,r34) 7 ) \
2,5132,6982,884
0,00099720,000 99900,001 0050,001 0140,001 0260,001 0410,001 0570,001 0760,001 0980,001 1230,001 1520,001 18s0,0012250,001273
6,rR q 5
r72,7256,1,339,6423,5507,8592,8678,6765,7854,2944,7l 038I 135
0,00030,29500,56980,82781,,07113021 <))
1,7331,936, 1 1 1
2,3242,51t2,6962,881
0,042220,045 300,048100,050 700,053 160,055 510,057 790,060 010,062 180,064 310,066420,068490,070 550,072590,074610,076620,078620,080 600,082580,084540,086 500,088450,090 390,092320,094250,096t70,098 09
28572926298730443 09831.493 198324732943341338734343 48035263 5723 618366537lt37573 8043 8513 89839453992404040884L35
6,0896,2IT6,31.66,4t16,4976,5766,6516,7226,7896,8546,91.66,9777,0367,W37,r497,2047,2587,3r01 ?,4')
7,4r27,4627,5t1,7 550
7,6067,6527,6987,743
0,033170,036140,038 740,041110,043 300,M5390,047 380,04931,0,051 180,053 020,054820,056 590,058 340,060 080,061,790,063490,06s 180,066 860,068 530,070 190,071 840,073 480,075 i10,076740,078 360,079 980,081 59
28052 8852954301730743t283 18032303279J J L I
3375342234693 5163 5633 609365637033750379738443892393939874 0354083413L
< or7
6,0696,1886,29'L63U6,4686,5466,6206,6896,7566,8206,8826,9427,0007,0577,1,r77,t667,220'7 )'7)
7,3231 177
7,4227,4707 5 1 R
7,5647,6t07,655
p: 70bar 80 barT'c v
m3/kgI
kJ/kgs
kJ/kg Kv
m3/kgt
kJ/kgs
kJ/kg K0
20406080
100t20r40160180200220240260280
300320340360380400420440460480500520s40s60s806006206406606807M720740760780800
0,000 99670,000 99860,001 0050,001 0140,001 0260,001 0400,001 0570,001 0760,001 0980,0011220,001 1510,001 1840,0012230,001.271.0.001 331
1 1
90,4173,6256,9340,44)4 )
508,5593,4679,2766,2854,6945,0
1 0381 135r237
0,00040,29480,56940,82731,0711,3021,522I,7321,,9352,131't 23a
2,5092,6942,8793,066
0,00099620,000 99810,001 0040,001 0140,001 0250,001 0400,001 0560,001 0750,001 0970,0071220;001 1500,001 1830,0012220,00r2690,001 328
8 , 191,,4
174,52s7,8741 )
425,0509,2594,1679,8766,7855,1945,3
1 038t tJ:)1236
0,00040,29460,56900,8267r,0701,3011,5211,731.1,9342,1302,3212,5082,6922,8763,063
u,u29 460,031980,034200,036230,038120,039920,041 650,043370,044940,046 s30,048 090,049620,051 140,052640,054720,055 590,057 050,058 500,059940,061370,062190,064200,065 610,067 010,068 410,069 80
283929L8298730493 t07316l321432643314J JOZ
34t1.3 4583 5063 5533 60136483695374337903 8383 88539333 981402940784L26
5,9336,0686,1826,2826,3716,4546,5306,6026,671.6,7366,7996,8606,9206,9777,0337,0887,r427,1947,2467,2967,3467,3947,4427,489
7,s87
0,024260,026 810,028 960,030 880,032650,03431.0,035 890,037 400,038 870,040 300,04r700,043 080,044430,045770,047 090,048 390,049 690,0s0 97o n5, ?{0,053 510,054770,056020,057 260,058 500,0s9730,060 96
27872879295530233 0843142319632493 3003 35033993 44734963 544359236403687373537833 831387939273976402440734 t2 l
5,7945 AS '
6,0796,1876,2836,3696,4496,5246,5956,6626,7266,7886,8486,9076,9647,0197,0737,1267,1787 ) ) O
7,2797,3287,3767 4)1
7,4707,s16
p : 90 bar 100 bar
Tocv
m3/kg,
kJ/kgs
kJ/kg K m3/kgi
kJ/kgs
kJikg K
020406080
100t20t40160180200220240260280300
320340360380400420440460480500520540560580600620640660680700720740760780800
0,000 99580,00099770,001 0040,001 0130,001 0250,0010390,001 0560,001 0750,001 0960,001 1210,001 1490,001 182o,00t2200,00t2670,001 3250,001 402
9,1,o, 1
1'75 4
258,61A) n
425,7509,9544 7
680,4767,2855,5945,6
I 038tl3412361 345
0,00050,29440,56860,82621,0691,300r,520t,7301 q13
) 1 ) A
2,3t92,5062,6902,8743,060? ,<?
0,00(0,00(0,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,00.0,00.0,00.
99539972003013025039055074095r201481812r9265-) zz
398
10,193,2
176,3259,4342,8426,5510,65q5 4681,0767,8855,9945,9
I 038Lt341235I J+J
0,00050,29420,56820,82571,069t,299r,5791,,729r,932t 1 ) 1
2,3r82,5M2,6882,871,3,0563,249
0,022690,024840,026690,028370,029930,031400,032 800,034 150,035 460,036740,037 990,039220,040420,04r620,042 800,043 960,045 t20,046270,047 41,0,048 530,049 660,050770,051880,052 980.0s4 08
28342921,29953 0613LzT3r78323332853337338734363 48535343 583363r3 6803728377638253873392239704 0194 0684LI1
5,8365,9796,0986,200A )O)
6 77\6,4536,5256 544
6,6606,7236,7856,8446,9016,9577,0127,0667,1187,1697,2207,2691 a l l
7,3657,4127,458
0,0r9260,021470,02331,0,024930,02641,0,027 790,029tt0,030 360,031580,032760,033 910,03s 040,036 150,037 240,038 320,039 390,040440,041480,042520,043 550,044570,045 580,046 580,047 590,M858
2784288329653 0363 1003 160321632713 JZJ
337534253 4753 525357436233672372037693 818386739763965401440634 t t z
5,7t55,8806,01r6,r216,2186,3066,3866,46r6,s326,5996,6646,7266,7866,8456,9016,9577,OII7,0647,tts7,1667,2L67,2657,3127,3607,406
Ip : I20bar 140 barT.C v
m3/kgT
kJ/kgs
kJ/kg Kv
m3/kga
kJ/kgs
kJ/kg K0
20406080
100120140160180200220240260280300320
340360380400420440460480s005205405605806006206406606807W7207407ffi780800
I o,oooee43| 0,0009963I o,oo1 oo3
0,001 0120,0010240,001 0380,001 0540,001 0730,001 0940,001 1180,001 1460,001 1780,00I2160,001,2610,0013170,001 3900,001 494
t2 , l95 ,1
178,026L,r344,4428,05 1 ? 1
s96,7682,2768,8856,8946,6
I 0391I341234L34 lt46r
0,00060,29370,56740,8246r,067r,298r,5t7r,7271,,929) 1 ) <
2,31,52,5002,6842,8663,0s03,2403,Ms
0,000 99330,000 99s50,001 0020,001 0110,001 0230,001 0370,001 0530,0010720,001 0930,001 1170,00t1,440,001 1760,00r2I30,0012570,001,3t20,001 3820,001 480
14,197,0
t79,8262,8346,049,55 1 1 <598,0683,4769,9857,7q4'7 )
1 039LI3412331339| 456
0,00070,29330,56660,82367,066t,2961,5157,725r,927, ' t ' r )) 71')
2,4972,6802,86r3,044
3,4330,016 190,018 110,019 690,021080,022360,023 550,024670,025750,026790,027 790,028770,029730,030 680,031600,032520,033420,034310,035 190,036070,036 930,037 790,038 640,039 490,040 33
27952 89829823 0553I2 l3182324032963 35034023454J )UJ3 5563 6063 656370537553 8053 8543904395440034 0534103
5,6755,8415,97r
0,012 000,014210,01s 860,017 230,018 440,019 s50,020590,021570,0225r0,023420,024290,02s 150,025 980,026 800,027 610,028400,029 190,029960,030720,031480,032230,032970,0337L0,03444
26762 8182921.3 0063079314632083267J JZ4
337934323 4853 5373 5893 6403 690374L379I384238923942399340434493
5,4355,664s,8245,9516,0s96,1546,2406,3196,3946,4646,53L6,5956,6566,7166,7746,8306,8856,9386,99L7,0427,0927,1417,I897 )41
6,0816,1786,2656,3456,4206,49r6,5s86,6226,6846,7446,8026,8596,9L46,9687,0207,0727 l ) t
7,1727,2207,2687,31,s
Prilog 3.Volumen zraka i dimnih plinova u ovisnosti o donjoj toplinskoj vrijednosti teku6ihgoriva i o pretidku zraka za izgaranjelzvor: [2,3.2251
P
r b')/
r 0
4L
4i 44
ooNJA ToPLTNSKA vnueoNosr [Etksl
ET6-Etg
o2Jc
=o
eY
ENzU
Jo
300
Prilog 4.Volumen zraka i dimnih plinova te udio co2 i 02 u suhim dimnim plinovima uovisnosti o pretidku zraka kod prosjednog te3kog-loZivog uljilzvor: [2,3.2271
aI
1 0i,;
Et n' i
z.l
Fq.lz{JP:
Q
c/)
sl2r r )
u)
tocttoo.
$ iJ E
P-ResEEqEqEEEERqHf i gqg f i EFgAeFtEgERFgggEgg f ;N N N a a l ! h h g r @ € 6 o o l
- - - - - * - - - - -
tg art ,lr: s"gfi $.$.$.3"i"9g.H"$"E"e gRRnRn$fl hR$SE s s qqHR
JcH
{. t 1
v
Is.d.d. s^ s E E $E.8. B B s E E s. $. s E 8. s. b. E B 8" q qq E { q q q q q q q q R R
!FE
€ F A O O h N < h O H O € O O 6 H + d d i 6 € { H € O O 9 0 € N h O @ r @ d h @€ 6 O O t h F € € 6 O i - 6 € N € q H @ h d F d € n F F 6 6 h H N O - F d 9 N Od d N d d N N N d d 6 6 6 0 6 n t h 9 9 F € 6 i H N 6 6 t - h 9 F @ O i O t h 9arq.r aI ar q fi q cr dr di fi ci fI dr dl dr di Fr fI dl q dr i- $- a^ s. r- s- !- r- r. r- r. vi vi vr vr vr urH i d d i i d F - d H d i d H -
!c
a6
, t!
FC
s"3.EE"s.s"5.s"s.s.$"E3.ggBB.E"s"B"s"5"E"B.s.s.gB.s.a.gqg$qqqqqA!
FE
i 9 6 d i o h i € 9 t 6 H N r d o 6 9 F € h € d 6 € € t s € n 6 F N € - F O h n 6
s s s 8 t 5 s 8 8 t 8 t 5 8 s r R K 3 $ S 3 R S 8 S 8 8 e s F S 9 S R t E e e t61.r.! q dL dl dl cl cl cl cl dl dl dl FI Fl dI dI dl fl fi fl q dr Fi fi n" r- n- s- v- s^ r- q- !. *" rr q q vI
i i i i i i i d F d H i i t s F d i i i t s d d i i i i t s i d i i l -
o, 3
! FE
F o h € e 9 @ o o i H o h F d 9 0 9 q o F a 9 0 i 9 F 6 : o b 9 F a i @ d F 6 h
EE€S €3S33$$bEg$€€ F FNSFFPFFFPFFFF$gES$ $ SSd d d d d d d d d d d d d d d d d d d d d d d d c t d d d d d d d d d d d d d d d
x sgg5$$$qqg3$$e$3BR$$$:n3$$$$R$R$R$$n$3$$
x . 3J
v $" s s.s.$ g a g g $" $" g. 8. $. R H R t q n * $ 3 g gq q g q \ q H R t fi A $ $ H *v *NHBBESEE9gRNF$$hSFSBs$EghERFH€PERFF83* i lq q n-qqqqq qvlqq vr vrvlqqqvlVle- e-e-e^e^e- r- r^r-r^F-F- €- €- €^ qqo-o_ o-
i i d i i i i d d d F * H < d i i r - i i i i i i i i i i N N N
x . s
!( Agggs$$AgA3535$3s$$gHggsg33$1$319$1$$$s$x 6 Q O r m € Q @ 9 q O 9 0 9 6 F N F t F r r { : o d 6 h n 6 € € € 9 h h H - N d
as.s"qqtsags.F"RF.R.H.s.s.5"s{n3.3"s"qqgqRR{RRReqa$3ss.j j . i . i j j j j j j j j j i : : i i i T N N N d N N N N N d N N N N N d N d N N
(,) . F
lt gg333s$ g5$3gg 5 SEgggggSSeEEEtsE ssEeE$$ * HRi d d i i d d t d d i i i i i i
v $ x 3 g = B g S E E E g S g : E F R H * $ * F g S X g E s S H F $ g S H S E : 8d N o o o 6 0 0 6 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 6 6 6 6 6 6 6 * a * * + < s € ? + h h h hj j j . i - i j j j j j j j j j . i j j j j j j i - i J , . i , - i J - i - . i - i - - i - -a - -a - - i - -a - - i - . i - . i - l - t
!. i
v S G R = S 9 F 3 E = F S 3 F F 8 F 6 R 8 8 N S h E E S S S S F S B S F 3 8 D 5 Re 5 e $ s $ s s s E S E E E S E E t h S t e t 5 S S 8 8 8 3 3 3 8 8 8 8 9 9 = Idd ddddd dd ddddddddddddd j j j j j j j i - i - i - i - i j j . j . i j . i
v gFFETR$FF$FF$$SnFH$B5g$$$$B$$$$HHHfi fr $*h$6 0 6 0 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 .j j j j j j j j -i j .j *. j j j j j j .i j j i-i-i .i j j j .i .i .i .i j j j .i j i -i i
z arl
X $ s s t t E t 9 : s R R 3 $ s E F b : 8 e 8 g 8 R F & R R F : A 5 R R 8 = s r $I 3 3 8 3 3 3 8 3 3 3 3 8 8 3 8 3 8 8 8 S S 8 g = e = = S S e e : : s r e R R R.i j .j .j .i j j j ji.-i j j j j j -i.i -i-i .i -i i-i j j .j j j j j -j j j i -ii -l -i -i
v RR$ e H H a a H H a g q q e A e H $ $ nH n H f; $ A I s. $. !. $. € t F 8. $ e H H$sg E 9
e R e E s R s E E R s s 8 R q g F g E A n A F g E e n t E g E R H g A E E R g gi i T d H d i H N N 6
t s N N N N
I
rr)
,_.,t
Fzt!zTJ
OrI.](h
zr!v)
I
$ gi E
P R?SSESEsEEERRRsF?qFFEFsEFFSgSgSiSqEFFFFF
5R[$g$d$6$$$5F$$tH$$$$$$sg=.F$$$gs$
$*$$;$$$Ft$$*$g$i$$F$*$$$fr ffi ffiFffi ru#$Fi i i N N N o o o 6 ?
*$$$ r $$$R$sra$fr $$$ss sf gg5ffi
sn$sg$*uggFg gugg*$F$*s*u$w
$$*$3$n'$3grR$$g$$$$F3Fs$$i$$$$H$8ffi Ssi_ N N N N O O
R3$sgiFg;; ls$fi fi F: grtn$gr*ffiF F - F - F : I N N N .
**$$g$R$$$$$$$$F$FR$Fg$$$$F$$ R ii FiH$ $ F$
x$;3$$$$tg$rF$*€sFtgg$g$FFsq uT ffi € S S * g S
ffi
aF3*stRxtFrRr$*$s$gi$$$mF F H F < < N N N N N N N 6 6 $ + h i . ; F
& t . -o l -l -
N
d
5
- l o- l -
! l?
q
- l *
+- l *" l *
+l *l x
.rl E
o
- l ** l -
! l?
O
t t {- l {
.rl E
- l *- l *
!lt'
z
. l .' l *
olt 88"+ gi \n$ * € R I R N s h P ?i.${q@6s FESEHNxSx+lisn$xss€HF$i$rg$*sggg$$fgS*$$Ef l E
O
Prilog 7.Koeficijenti lokalnih otpora strujanjalzvor: [2,4.2431
LUKOVI
p aR R- i l i -d a
"%b la- - l l2 b la :2 b la :3
150'
135"
t20"
90"
30"
450
60"
90"
0,1n t 5
0,5
t ,3
0,11
0,3
0,55
1,5
0,13
0,3
0,62
1,65
0,1
0,25t t \
t,4
0,09
0,23
0,48
1,,3
c-p
30' 30' 1J
0 ,10,011
0,10,032
0,120,04
0,10,03
0,090,03
450 A < o l
J
0,r70,13
0,150,05
0,180,06
0,1,40,04
0,130,04
60" 60" I n 1 10,05
0,180,06
0,220,07
0,160,05
o r 50.0s
90' 90" I3
0,40 ,1
n r 50.08
0,30,1
0,230,07
0,20,07
LUKOVI OD 90'(KOLJENA) SASTAV-
LJENI OD SESTELEMENATA
4d
2 3 4 5
o,27 0,2r o ) ) 0,24 0,28
SIRENJE PRESJEKAfSE ODNOSI NA v,
LA2
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
A 1 0,85 0,67 0,51 0,380,27 0,17 0,1 0,0450,012
A t-L) Y t Y2
15'
30"
45"
60'
90'
0,25o 5 5
0,69
0,76
0,83
n )')
o 5
0,65
0,72
0,70
0,18
0,38
0,55
0,62
0,57
0,16
0,28
0,37
0,44
0,42
0,125
0,2
0,24
0,27
0,29
0,1
0 , L 4
0,17
0,18
0.2
0,07
0 ,1
0,11
0, t2
0,13
0,05
0,06
0,07
0,07
0,07
0,02
0,03
0,03
0,04
0,04
304
SUZENJE PRESJEKAf SE ODNOSI NA v,
KOEFICIJENT LOKALNOG OTPORAKOJI SE ODNOSINA BRZINU
POKAZANUNASKICI
ULAZUKANALSOSTRIMRUBOVI-MAKOJILEZEURAVTIIMULAZA
ULAZUKANALSAISTURENIMRUBOVIMA
i= 0,, €: L,o
o , o s . { . 0 , 2 t = 0 , 8 5CI
6PRI ->0 ,04
t=0 ,05
ULAZUKANALSAZAOBLIENIMRUBOVIMA
PRI r/d: 0,05KADASURUBOVIRAVI\il e:0,25KADASURUBOVIISTURENT f - d,
PRI r/d = 0,1zA OBA SLUCAJA t:0.r2
PRIr/d.:0,2ZA OBA SLUCAJA I=O
A2
Ar0 0,1 0.2 0,3 J,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
42,Y 0,5 0,6 j,42 0,38 0,33 0,28 0,23 0,18 0,13 0.08
r l l a A2
) "v2
[ ;"l fr0,06
0,12
0,18
0,u0.335
0,05s0,110,16
0,21
0,3
0,05
0,10
0,145
0,185
0,26
0,045
0,09
0,t25
0,165
0,23s
0,04
0,475
0,106
0,L4
0,20
0,035
0,06
0,09
0,12
0,17
0,025
0,05
0,07
0,095
0,13
0,02
0,04
0,055
0,065
0,095
0,015
0,02
0,02s
0,035
0,04
NAZIV SKICAKOEFICIJENT LOKALNOG OTPORA
KOJI SE ODNOSINABRZINUPOKAZANUNASKICI
I]LAZUKANAL
ZA RUBOVE U RAVNINI IZA ISTURENE RUBOVE
a : 3 Va:50"a=90"
t--0,2 d I >- o,3 d€--0,4 €:0,2€= 0,2 €= 0,r5€--0,2s €:0,25
ZA PRAVOKUTNI KANAL SE UZI-MAJU VECE VRIJEDNOSTI KUTA A
PRIKLruCAKZADOVOD
sA zAsuNoM €=0,3BEZ ZASUNA ' :0 ,2
t]LAZUKANALISPODKAPAKA t = 0 , 3
VRIJEDNOSTI 'VRIJEDE SAMO ZAPOKAZANI OBLIKKAPAKA
t - 0,65IZLAZTZKAI-IALAPODKAPAK
TZLAZIZKANALA c: L,r
ULAZUKANALKROZRESETKU,DIJAFRAGMUILIJEDAN (PRVI)BOCNIOTVOR(OTVORISOST-RIMKRAJEVIMA)
4,1
Al
l e Y1 : \ t ' z o z ; - r )
PRI BoCNoM ULAZjIJ L, O,N,A
VELICINI trDODAJE SE JEDINICA
l
III
KOEFICI JENT LOKA LNOG OTPORAKO{_sF oDNOSt NA BRZTNd
POKAZANUNASKICI
IZLAZIZKANALAKROZRESETKUILIDIJAFRAGMU(oTVORr s oST_RIMKRAJEVIMA)
FTI,,A t Y
+(f.o,n, i l+
IZLAZIZKAI]ALAKROZJEDAN(POSLJEDNJT')BoCNrorvon
nrSptxantDIJAFRAGMAUNUTARKANALA(orvoRrsosr_RIMKRAJEVIMA)
t=("u,-r*o.ro, !, {+
POTPUNOOTVO_REN SIBER ILILEPTIR
l l l
r- i \f - | l
(--n) - ' + )z \ - I
307
I
POPIS OZNAKA
llw
iP
PQiwQ^p
Qw4"Qn
rTi
ti
t l
.4
u -
u '
v '
AxpAeA*BCL
DDoHd
It*t"
iei"it
i3,
QaQtQoQ*
Qr
Qo;
Qo^
Qop
4on
4,"
Qw
tu
vL
vl
[-'][m'][tn']tkc/sl[kJ/m3K]
tkc/sltkc/slIkJlkg]
IkJ/kg][kJ/kgJ[kJ/kg][kJ/kg]
[kJ/kgJ
lkwllkwl[kw]lkwl
POGLAWJE 1. v; "il,1
vz' [rn3/kgJ
9.* [kJ/kgK]t': [kJ/kg]
t3' [kJ/kgj
rs [kJ/kg]
il' [krfte]
i* [kJrkg]
povrSina isparivadapovriina pregrijadapovr5ina zagrijada vodekolidina gorivaspecifidna toplina zraka naulazu u loZiStekoliCina proizvedene pareKO|ICtna
"nOrmalne< pareoonJa toplina vriiednostgorivaentalpija napojne vodeentalpija pareentalpija vodeentalpija vode na ulazu uparni bubanjentalpija pare n aizlazuizparnog bubnjatoplina predana isparivadutopllna dovedena u loZistetoplina predana pregrijaduroplna predana zagrijadu
specifidno toplinskooptere6enje loZi5taspecifidno toplinskooptere6enje isparivadaspecifidno masenooptereienje isparivadaspecifidno toplinskooprer-e6enje pregrijadaspeclxeno toplinskoopteredenje zagrij ada vodespecifidno optereienjevooenog ogledalaspecifidno optereienievolumena parnog prostoratemperatura zraka naulazu u loZiitekoliiina_zraka z a izgaranje-r Kg gonvavolumen loZiSta
volumen parevolumen pamog prostoraspecifidni volumen pare narzrazu lz parnog bubnja
POGLAVLJE 2.
srednja specifi dna toplinaentalpija suhozasicene pareentalpija vrele vodeentalpij a pare na izlaztt nparnog bubnjaentalpija pare na ulazu umedupregrijadentalpija pare n a izlazu izmedupregrijadaentalpija vode izazagrijada vode
[kWna]
[kWm,]
[kg/mrs]
[kWm'z]
[kWm,]
[kg/mrs] ili[m3/mzs][kgim3s] ili[rn3/m3s]rcl
lmilkel
[-']
IkJ/kg]lkJeel[kPa]lkJ&ellkr&el
[kJrkg][kJ/kg][kJ/kg]
lkJ/kelt"Kl
t grclrcl
lkYkgl
lkJrkel
[m'&g]
[m,/kg]
entalpija napojne vodeentalpija paretlaktoplina predana isparivadutoplina predanamedupregrijadutoplina predana pregrijaduroptlna zagrijavaniatoplina predana rigri.l"euvodetoplina isparavaniaapsolutna t"Inp"ruturursparavanjatemperatura isparavaniapodetna temperaturateoretska temperaturapregrijavanjaunutarnja energijasuhozasi6ene pareunutarnja energija vretevooespecifidni volumensuhozasiiene parespecifidni volumen vrele vode
309
xp
tp
ltdkellkJ/kel
[kJ/kg]
udio suhozasi6ene pareunutarnja energijaisparavanjavanjska energijaisparavanja
[tg/tg] maseni udio vodikau gorivu
lt/kel maseni udio kisikau gorivu
ltgltg] . maseni udio sumporau gorivu
[t dtg] maseni udio vlageu gorivu
[m3/m3] volumniudiougljikdioksida[m3im3] volumni udio vodene pare[m3/m3] volumni udio du5ika[m3/m3] volumni udio kisika[m3/m3] volumni udio sumpor-
-dioksida
[kg/m,] gusto6augljik-dioksida[kg/-t] gusto6a vodene pare[kdmt] gustoda du5ika[kg/m'] gusto6a kisika[kdm'] gusto6a dimnih plinova[kdm'] gustoia dimnih plinova
kod normalnog stanja[k/m,] gustoiasumpor-dioksida[kg/mt] gustoia goriva kod
temperature t[kg/m'] gustoda goriva kod 15'C[m'zls] kinematska viskoznost[mfl/kg] vi5ak zraka po 1 kg goriva
koeficijent vi5ka zraka
POGLAVLIE 4.
tkC/sl kolidina goriva[kJ/kgK] specifidnatoplinagoriva[kJ/m3K] specifidnatoplina
predzagrijanog zraka[kJ/m3K] specifidnatoplinadimnih
plinova
tkC/sl kolidina medupregrijanepare
tkdsl kolidinaodsoljenevodetkC/E kolidina pregrijane pare[tdtg] kolidina pare za
rasprskavanje 1 kg gorivagubitak osjetne toplinedimnih plinovagubitak zradenja u okolinugubitak zbog kemijskinepotpunog izgaranjagubitak zbog dadegubitak zbog lete6eg koksagubitak zbog propadanjagoriva kroz reietkugubitak zbog izgorivogu troski
W14
WO,
t?5
ww
9a,
9HroqNz
Qo,
Qso,
8co,
Quro
O!,
Qo"
Qpr
Qpt"
fto,Q,
9tryc)
AVtI
BccCL
Cf,
DMP
8rg"\
8zg")8zw"\
8q\xl8s9.,8qv",
1711,
Hd [kJ/kg]Hs [kJlkg]Ipr [kJ/kg]
lco, [kJ/rn]iro, [kJ/m3]i*, [kJ/rn3]io, [kJA,I3]it o [kJ/m3]ftro,.^jn lkdkg]
tnr,* ltgltg]
lteltel
lPalrclrclrcllmi/kel
V""o lmilkg]
VL lmi/kel
Vt,^ [m,l/kg]
V*. [mi/kg]
t/oz [rni/kg]
Vpr [m,]/kgl
vpr,, [mfl/kg]
V"o, [miikg]
crc2Cp'pr
Wg
310
POGLAWJE 3.
konstantakonstanta
[kJ/m3K] specifidnatoplinaplinovakod konst. tlakabaza prirodnog logaritmadonja toplinska vrijednostgomj a toplinska vrijednostentalpija dimnih plinovapo I kg gorivaentalpij a ugljik-dioksidaentalpija sumpor-dioksidaentalpija du5ikaentalpija kisikaentalpija vodene pareminimalna kolidina kisikaza 1 kg gorivaminimalna kolidina zrakaza 1 kg gorivastvarna kolidina zrakaza 1 kg goriva
tlaktemperatura ,poaetna temperaturakonadna temperaturakolidina ugljik-dioksida udimnim plinovima po 1 kggonvakolidina vodene pare udimnim plinovima po 1 kggorivakolidina zraka za izgaranje1 kg gorivaminimalna kolidina zrakazaizgaranje 1 kg gorivakolidina du5ika u dimnimplinovima po 1 kg gorivakolidina kisika u dimnimplinovima po 1 kg gorivakolidina dimnih plinovapo 1 kg gorivakolidina suhih dimnihplinova po 1 kg gorivakolidina sumpor-dioksidau dimnim plinovima po1 kg gorivamaseni udio ugljikau gorivu
pttrt Z
V.o,
D"Dedc
flt%]
t%lt%l
t%lI%lI%l
ltgltel 8\x\ t%]
ge<u t%l gubitak zbog osjetnetopline troske
Hd [kJ/kg] donja toptinska wijednosrgoriva
l' [kJ/kg] entalpija vrele vodet'". [kJ/kg] entalpija pare naizlazu
iz medupregrija6atnr^ [kJ/kg] entalpija pa;e na ulazu
u medupregrijadiNv
[krtg] entalpij; dp;jne vode,l
lflttg] entalpija prig.ilun" pu."i, IkJ/kel entalpijaiasiien"pui"tt 5iegenova konstantaQ, [kJ/kg] toplina dovedena u IoZiSte
po I kg gorivaQzt- [kJlkg] toplina dovedena zrakom
po 1 kg goriva.Qc [kJ/kg] osjetna toplina
, predzagrijanoggorivaep [kJ/kg] osjetna toplini pare za
_ rasprskavanje 1 kggorivatL fC] temperatura
- predzagrijanogzrakat fC] temperatura okolinetpr fcl temperatura dimnih
plinovaV.,^^ [mftAg] minimalna kolidina zraka
_ za izgaranje I kg gorivaVpr [milkgl kolidina dimnih ptinova
po 1 kg goriva9cor1u"1 lY"') volumni udio
ugljik_dioksidaQco&) t%l volumni udio
ugljik monoksida4cp stupanj iskoristivosti
. generatora pare^ koeficijent pretidka zraka
POGLAVLIE 5.
[-'] povr5ina[m,J povr5ina isparivada[m'J konvektivna povrsina
[.1i povrSina pregrijaia paretm1 ozradena povr5ina[rn,] efektivno ozradena
povrSina u loZi5tu[m,] povr5ina plamena koja
zra€t
Ct-z [W/m,Kl koeficijent prijelazatopline zradenjem
Cpt lJlTrX] specifiina toplina ptinova
4 [mJ promjerd! [-] hidraulidki promjerf t<orekciiskiiaktorf, korekciiski faktorf" korekciiski faktory, lHftg] donja toptinska vrijednost1pr.. [kJ/kg] entalpija pLinova kod
stvarne temperatureiu [kJ/kg] enralpija zrakanaulaat
u lozste
f [WmrKi koeficijent prol azatop]ine/ [m] debljina sloJa plina koji
o [mjp fbar]Pco, [bar]Pu,o [bar]r [m]o twlQt,r, [w]
Q* twlQpp,pr twj
Qzv tWl toplina zagrijavanja vodeQzupr tw] toplina koju plinovi
predaju zagrijadu vodeQn twl toplina zagrijav anja zrakaQ.tpr twl toplina koju plinovi
predaju zagrijadu zraka4, [W/m'z] toplina zradenjaQu [W/m'?] toplina zradenja crnog
tijelaQzCo, [W/m'?] toplina zradenja CO,Qz\o [W/m] toplina zradenja H2OQzco,,r [Wm'?] toplina zradenja CO2 kod
temperature tQ,t"o,t [W/m'?] toplina zradenja HrO kod
temperature t
zraeiopsegtlakparcijalni tlak CO2parcijalni tlak HrOpolumjertoplinatoplina koju plinovipredaju u isparivadutoplina pregrijavanja paretoplina koju plinovipredaju u pregrijadu paretoplina zradenjatoplina koju zradi crnotijelo
Qz twlQ"" twl
Qqt,t
TT.
AAiAkAwAzA.r
AzI
A.n [-'] povr5ina zagrijada vodeAzz [.'] povriina zagrija dazraka! tkgsl potro5nja gorivab [tn] SirinaC, [WmrKt koeficijentzradenjacrnog
tijela
[Wm,] toplina zradenja plinovakod temperature /
tKl apsolutna remperaturatKl apsolutna temperatura
crnog tijelaT" [K] apsolutna temperatura
stijenker [rn] korak izmedu ciievittt fcl temperatura rruiu na
ulazu u loZi5tetpt,;o fcl izlaznatempentura plinova
311
Ap" [Pa]Apo*o, [Pa]Lp- [Pa]
lpr,'r fcl
r" rclt"r t"cl
t, fcl
[Wm'zKa] Stefan-Boltzmannovakonstantafaktor ozradenostikoeficijent ekraniziranjafaktor zaprljanja cijevikoeficijent vi5ka zraka
[W/mK] vodljivostmaterijala
fcl razlika temperaturafcl logaritamska razlika
temperatura
POGLAVLIE 6.
ulazna temperaturaplinovastvarna temperatura uloZi6tuizlazna tempentuta nloZiitateoretska temperatura uloZiStuminimalna kolidina zrakazaizgaranje 1 kg gorivabrzinabrzina svedena nanormalno stanjekoeficijent prijelazatopline konvekcijomkorigirani koeficijentprijelaza toplinekoeficijent prijelaza toplinekonvekcijom kod parekoefi cij ent prijelaza toplinekonvekcijom kod plinovakoeficij ent prij elaza toplinekonvekcijom kod zrakakoeficijent prijelazatopline s vanjske stranekoeficijent prijelazatopline s unutamje stranestupanj iskoriStenjaloZi5tastupanj izoliranostipovr5inastupanj crno6e
cirkulacijski brojkolidina proizvedene parekolidina medija u cirkulacijigravitacijasrednja gustodagustoda u silaznim cijevimagustoca u zagrijadkomdijelu cirkulacijskog krugapad tlaka u silaznimcijevima
uzgonkoristan uzgonpad tlaka u udamimcijevima
POGLAVLIE 7,
povrSina presjeka strujanjapromjer cijevihidraulidki promjergravitacijavisina dimnog kanalakoefi cijent rasporeda cijeviapsolutna hrapavostopseg nastrujavanogpresjekaReynoldsov brojkorak izmedu cijevitemperatura okolinetemperatura plinovaradni kapacitet ventilatorabroj redova cijevistupanj iskoristivostiventilatorakoeficijent trenja kodstrujanja
[kdm'] gustoca plinova
[kd-'] gustoCaplinovakodnormalnog stanja
[kd-'l gustoda zraka[kd-,] gusto6a zraka kod
normalnog stanjakoefi cijent lokalnog otporakoeficijent lokalnog otporaza 1 red cijevi
lP"l potlak na idazu iz loZiita[Pa] pad tlaka u dimnom kanalu
zbog lokalnih otporalPul padtlakauzradnomkanalu
zbog lokalnih otpora[Pa] razlikatlakaudimnom
prolazuradni napor ventilatorapad tlaka zbog otporatrenjapad tlaka u dimnomprolazu zbog otpora trenjapad tlaka zbog otporatrenja u zradnom prolazuuzgonuzgon plinskog prolazauzgon zradnog prolazarazlika tlaka u zradnomprolazu
Vt,,^ [tni,/kg]
I, , 1
€o
T
rt5z
IlL tA /rg
tr/slIm/s]
IWm'?K]
[Wm'?K]
[Wm'?K]
IWn,K]
IWm'zK]
IWm'?K]
[Wm'zK]
tkc/sltkc/slIrr/s']lkdm'][kdrn'l[kdm']
tPal
Addh
IhKko
Resr' Jzt"til
v,zrk
AP,pt
LPo
['n'][-][-]Ids']lml
t-l[-]
lmlrclrcl[rn'/s]
w
wo
a
dron
%
0^t
a^
dy
A2
\t
4o
)\
Qpr
&&"
8o
&"
LP*APrpr
LP"
Lpa
Lp,LPt
lPallPal
lPal
tP4
Ap, [Pa]Ap,pr [Pu]Lp- tPdLp, [Pa]
CDD"IQ^9oo-
APt
312
dd^u
Pr
Pz
o
o
I
vL iL.p
D^dIps
O6
l
[ ;
*
I
I
POGLAVLIE 10.
[-J promjer destica goriva[m] maksimalni promjer
destica goriva[Pa] unutarnji tlak destica goriva[Pu] vanjski tlak destica sorivatm/rl brzina iestice[N/m] povr5inska napetost
loZivog ulja[kg/m'] gusto6a
koeficijent strujanja krozsapnicukoeficijent otpora gibanj adestice goriva
U/kgl adijabatskitoplinskipad[Pa] padtlaka
POGLAWJE 12.
POGLAVLIE 13.
minimalna koli tina zr akazaizgaranjeminimalna kolidina dimnihplinovakolidina suhih dimnihplinovaminimalna kolidina suhihdimnih plinovamaseni udio ugljikamaseni udio vodikamaseni udio duiikamaseni udio sumporamaseni udio vlagekoeficijent viSka zrakavolumni udio CO, u suhimdimnim plinovimamaksimalni volumni udioCO2 u suhim dimnimplinovimavolumni udio CO u suhimdimnim plinovimavolumni udio N, u suhimdimnim plinovimavolumni udio O, u suhimdimnim plinovima
Vr,-io [mfr/kgj
vt..^ [mi/ke]
Vrt., [mftikg]
Vpr,",-ro [mfr/kg]
t{g [tg*g]wH2 [kgltg]wN, [kg/kg]ws lkdkg]ww ttdtel).9cq.a6 [Y"]
Qa"rlxwof/")
[-l unutamjipromjer pla5tatml promjer rupa za.cijevi eco,"1u"y l/o,l- faktoroslabljenla[bar] radunski tlak gN2,s(%) t%l[*m] debtjina stijenke[-] korak izmedu o[N/mmr] dozvoljeno nap.'lft"'- "ii*i 9o''4x1 t%l
rl
373
