,.·,.
P RE DGOV OR Savez energet{čara SR Srbije, niz godina organizuje kurseve za pripremu kandidata radi polaganja stručnih ispita za stic~,je stručne osposobljenosti radnika za vršenje_ poslova kod energetskih i kotlovskih postrojenja i sudova pod pritiskom. Različita
pretsprema kandidata, nedostatak udžbenika pisanih prema programu dosta su otežavali pripremu kandidata za uspešno polaganje ispita. Inicijativom ovog Saveza došlo je do štampanja ovih skripata. Skripta obuhvataju gradivo iz predmeta Kotlovii Gorivo. Pisane su prema pro~ gramu predvidjenim za polaganje ispita za sticanje stručnog znanja: l) Rukovalac kotlova 2) Mašinista kotlova sa automatskom termičkom komandom 3) Rukovalac kotlova sa ručnim loženjem
\
l
!
I pored svih nedostataka, smatramo da će ova skripta pružiti veliku pomoć kandidatima. Neće više biti potrebno da nastavnici na časovima diktiraju gradivo. Časovi će se bolje koristiti za izlaganje gradiva i za vežbanje. Kandidati će imati više mogućnosti da samostalno rade. U mestima gde je nemoguće organizovati kurseve,zbog malog broja kandidata, skripta će omogućiti kandidatima da se samostalno spremaju za polaganje ispita za gore navedena zvanja. Autori
,:, );.
l
I
GORIVO
I
SAGORIJEVANJE
GORIVO
1
Gorivom nazivamo materije organskog i mineralnog porekla, koje se na odredjenoj temperaturi pale i brzo sagorevaju razvijajući toplotuJ Industrija uglavnom troši gorivo organskog -poreld:~e:-.-"'Ur;;g:;:;o::;;r::riv;;a;-;~ganskog porekla spadaju sve materije bilj~ nog i životinjskog porekla, koje su hiljadama godina pod odredjenim uslovima i procesima nastale kao razne vrste goriva. Da bi se ove materije mogle koristiti kao industrijsko gorivo moraju da ispunjavaju izvesne uslove: .....__...., 1. r - da ih ima u dovoljnim količinama - da je njihovo dobivanje jeftino - da njihovo nalazište nije mnogo udaljeno od mesta potrošnje - da su pogodne za transport - da sadrže što manju količinu nesagorivih primesa - da se mogu uskladištavati, ne menjajući mnogo svoj oblik i sastav ~ da nisu podložne samozapaljenju. U goriva se ne ubrajaju materije koje sagorevaju veoma burno, čiji se procesi ne mogu kontrolisati ( eksplozivi ). Sagorevanjem goriva dobija se toplotna energija, koja potiče od sunčeve energije. Poznato je da Sunce neprekidno ša-:lje Zemlji ogromne količine zračne energLJe• Sunčeva toplota, pored ostalog služi na zemlji i za stvaranje i razvijanje biljnog i životinjskog sveta.
2
Postanak goriva Biljni i životinjski svet na Zemlji se stalno menjao. Na njega su uticale promene klime i poremećaji u unutrašnjosti Zemlje. Vrlo davno, pre više miliona godina, pojedini delovi Zemlje su bili pokriveni bujnim biljnim svetom u ogromnim količinama, slično prašumama u današnjim tropskim krajevima. Razni poremećaji u unutrašnjosti Zemlje i na njenoj kori doveli su do zatrpavanja ogromnih količina drveća. Bez prisustva vazduha zbog povećane temperature u unutrašnjosti Zemlje i povećanog pritiska, došlo je do hemijskog procesa ugljenisanja. Ovaj proces je trajao vrlo dugo i obogaćivao je materiju ugljenikom. Smatra se da su najstarije one vrste uglja koje sadrže najveći procenat ugljenika. Mladji ugljevi takodje mogu sadržati veliki procenat ugljenika ako su u procesu ugljenisanja bili ispunjeni za to potrebni uslovi, kao što su pritisak i temperatura, bez prisustva vazduha. Poznato je da pritisak i temperatura rastu sa povećanjem dubine u unutrašnjosti Zemlje. Od istog biljnog sveta mogu nastati razne vrste uglja, kao ove: ·lignit, mrki ugalj, kameni ugalj i antracit, a sve u zavfsnosti od pritiska, temperature i vremena trajanja procesa ugl;)enisanja.
Slika
3 Tečno
gorivo (sirova nafta) je organskog porekla, nastalo od morskih životinja iz porodica riba i drugih sličnih vrsta, masnih algi, skoncentrisanih u pojedinim morima daleke prošlosti, koje su usled raznih poremećaja na Zemljinoj kori dospela u dubinu Zemlje i bile izložene visokim pritiscima i dejstvu toplote. Na slici l prikazan je detalj biljnog sveta daleke prošlosti. VRSTE
GORIVA
čvrsta,
Prema njihovom agregatnom stanju, goriva delimo na tečna i gasovita. Prema načinu njihovog dobijanja, goriva delimo na Pri-
rodna i
veštačka.
Klasifikacija goriva prema gornjoj podeli data je u tabeli broj l. Tabela br.l Agregatno stanje oriva
Prirodno gori vo
Veštačko
gorivo
Čvrsta
Drvo i drveni otpaci, treset, lignit, mrki ugalj, kameni ugalj, antracit i gorivi škriljci
Drveni ugalj, koks, polukoks!.briket i ugljena prasJ.na
Tečna
Sirova nafta
Produkti prerade sirove nafte: benzin, petroleum, dizel-nafta, mazut i dr. Produkti dobi~eni suvom destilacijom cvrstih goriva,smola, ter i dr.
Gasovita
Zemni gas i barski gas
Generatorski gasovi, gasovi suve destilacije gori va: gas iz koksnih peći i gas iz visokih peći
4
Prirodna goriva su goriva biljnog i životinjskog pererekla nastala prirodnim procesima i nalaze se u prirodi: sagorevaju onakva kakva se dobijaju iz prirode, jedino se odstranjuje zemlja i druge nečistoće. Veštačka goriva su nastala od prirodnih goriva, pošto su prethodno podvrgnuta mehaničkim ili hemijskim procesima. Veštačko gorivo može biti glavni ili sporedni proizvod .nekih hemijsko-tehnoloških procesa. Prerada prirodnih goriva vrši se u cilju povećanja njihove toplotna moći, izdvajanja najkorisnijih sastojaka, poboljšavanja njihovog sagorevanja, lakšeg transporta i manipulacije. Veštačka goriva se dobijaju ·sledećim procesima: oplemenjivanjem,suvom destilacijom, destilacio:-.... ..,. jom i gazifikacijom. U novije vreme čvrsta goriva se hemijskim ;u:-:t::-:e:::m::-:u~s::p::-e::-šs<.n:-o=-p:-::r-:-e':!:t~v""ar-aju u tečna. Jedan od načina je i dejstvom vodonika na ugalj na odredjenoj temperaturi i pritisku u prisustvu katalizatora. Oplemenjivanje goriva predstavlja pripremanje prirodnog goriva mehaničkim putem radi boljeg iskorišćenja njegove toplotna moći. U oplemenjena čvrsta goriva spadaju briket i ugljena prašina. Suva destilacija je hemijski proces kojim podvrgavamo prirodna čvrsta goriva. Materija se razlaže na čvrst ostatak sa dosta ugljenika i gasove. Ovde spadaju koks, polukoks i drveni ugalj. Destilacija je postupak za dobijanje raznih vrsta veštačkih tečnih goriva iz sirove nafte. Frakcionom destilacijom sirove nafte dobijaju se na odredjenim temperaturama razne vrste benzina, petroleuma, mazivih ulja, mazuta i dr. Gasifikacija je hemijski proces pri kome se prirodno čvrsto gorivo pretvara u gasovito gorivo. Na primer: dobijanje generatorskog gasa. ~
5 Prirodna
čvrsta
goriva
~rv~- retko se upotrebljava kao industrijsko gorivo. U ovu svrhu koristi se samo otpadno-drvo kao sporedni proizvod drvno-industrijskih pogona. U suvom stanju drvo sadrži: oko 50% ugljenika, oko 6% vodonika, oko l% pepela i oko 43~ kiseonika. Kalorična vrednost drveta se kreće od 8.400-12.500 kJ. ......... ___.
_Tre~t - ima ga u močvarnim predelima. Nastaje taložanjem biljaka pored obala reka i jezera. Treset sadrži oko 90% vlage. Na dnevnim temperaturama, posle sušenja vlažnost mu spada na oko 25%. ~rese.!, se lako pali i brzo sagoreva sa jarkim i dugač kim plamenom. Specifična težina mu se kreće od 3000~5000 N/m3, pri sadržaju vlage od 25-50%. Iziskuje veliki skladišni prostor. Sadrži od ?-15% pepela i oko ?O% isparljivih sastojaka. Goruća masa sadrži: 0=58%, H=6%, S=0,3%, 0=33%, N=2,5%. Temperatura paljenja oko 250°0. Njegov pepeo ima nisku tempraturu topljenja što otežava uslove sagorevanja. Treset je kabast i nepodesan kao industrijsko gorivo. Upotrebljava se za loženje lokomobilskih kotlova. Ima donju toplotnu moć do 12.500 kJ.
Lignit - to je najmladji ugalj.Poznaje se struktura drveta. Cepa se po vlaknima. Žuto-tamno-mrke je boje. Po vadjenju iz zemlje sadrži i do 50% vlage. Osušen lignit ima 15-20% vlage i 8-30% pepela. Lako se pali i sagoreva dugačkim plamenom. Donja toplotna moć lignita se kreće od 5.800 do 14.100 kJ. Kao gorivo upotrebljava se u velikim količinama,_ naročito u elektranama; kao rovni, separirani ili ugljena prašina. Velike količine šljake čine teškoće u njegovom korišće nju. Lignit sa dosta vlage i malom donjom toplotnom moći uspešno se melje i vrlo dobro sagoreva kao ugljena prašina. Upija dosta vlage na skladištu-i podložan je raspadanju zbog
6
naizmeničnog
likim
uticaja kiše i Sunca. U našoj zemlji ga ima u ve-
količinama.
Goruća
masa lignita približno sadrži: 0=60-70%, H=6-lO%, 8=0,5-1%, 0=23-30%. Pali se na 250-300°0. Mrki ugalj - starijeg je porekla od lignita.Postao je na isti način, tamne je boje i bez sjaja na prelomu. Opran i osušen ima donju toplotnu moć od 14.100 do 23.000 kJ. Brzo se raspada na vazduhu i sklon je samozapaljenju. Upotrebljava se za loženje kotlova. Ima ga u velikim količinama u našoj zemlji. Goruća
masa mrkog uglja približno sadrži: 0=70-75%, H=4-5%, S=l-5%, 0=15-25%. Pali se na 30D-450°C. Ima vlage 15-25% i pepela lD-20%.
Sl. 2. Suma u periodu tercijera - dobu stvaranja mrkog uglja
Kameni ugalj - u većini slučajeva stariji je od mrkog uglja. Crne je boje i staklasto sjajnog preloma. Kameni ugalj delimo na: masni, polumasni i mršavi. Masni kameni ugalj sadrži dosta smole i gasova, sagoreva dužim plamenom. Polumasni i mršavi kameni ugalj sagoreva sporo i sa kratkim plamenom.
7 Donja toplotna moć kamenog uglja iznosi 25.000 do 33.000 kJ. Ne upija vlagu i postojan je na vazduhu. Upotrebljava se za loženje kotlova. Ima veliku primenu u hemijskoj industriji za dobijanje koksa, 60-70% i 2-6% tera. Goruća masa kamenog uglja približno sadrži: 0=80-85~, H=4-5%, 8=5-10~, 0=5-12%. Pali se na 400-550°0. Sadrži 10-30~ pepela i 2-5% vlage.
Antracit - to je najstarija vrsta uglja. Teško se pali, tek na oko 550°0. Sagoreva kratkim plamenom i bez dima. Ne upotrebljava se za loženje kotlova. Ima ga malo u prirodi. Goruća masa antracita sadrži: 0=93%, H=l-2%, S=l-2~, 0=2-3%. Pepela sadrži oko 10% i 2-3% vlage. Ima. donju toplot~ nu moć oko 34.000 kJ. Gorivi škriljci - životinjskog su porekla, nastali raspadanjem i taloženjem živih vodenih organizama, gradeći posebnu grupu čvrstih goriva. Sivo-mrkocrne su boje. Trošni su. Pri sušenju se raspadaju. Imaju veliku količinu pepela, koja varira od 25-60%. Ugljenika sadrže do 40%. Koriste se za loženje kotlova i dobijanje gasa iz gasogeneratora.
Sl. 3.
Vađenje
treseta rezanjem
8 Veštačka čvrsta
g9riva
Briket- pravi se od otpadaka uglja~i ugljene prašine i to uglavnom od mrkog i kamenog uglja. Briketiranje ima svog ekonomskog opravdanja u svim ugljenokopima gde se sitan ugalj ne može koristiti na licu mesta. Otpaci uglja se mešaju sa bitumenskim smolama, asfaltom ili-katranom. Smole se greju do oko 120°0, pomešaju sa ugljenom prašinom i presuju u komade pravilnog oblika. Smole služe kao vezivno sredstvo, a istovremeno povećavaju toplotnu moć briketa. Za briketiranje mrkih ugljeva nije potrebno dodavati vezivna sredstva (smole), pošto se presovanjem sa visokim pritiskom od oko 1000 bara iz istoga .izlučuju vezivne materije. Goriva masa briketa od kamenog uglja sadrži: C=80%, · H=5%, S=4%, a od mrkog uglja sadrži: 0=65%, H=5%, S=2% • Upotrebljava se za loženje u domaćinstvu i za lokomotivske i brodske kotlove. Briket od kamenog uglja ima donju toplotnu moć oko 31000 kJ. Briket od mrkog uglja ima donju toplotnu moć oko 21000 kJ. Koks - dobija se suvom destilacijom kamenog ili mrkog · uglja. Kameni ili mrki ugalj zagrejan u komorama bez prisustva vazduha, raspada se na isparljive materije i čvrsti ostatak koksa kao glavni proizvod ovog procesa. Za koksovanje su podesni samo oni ugljevi čiji je čvrst ostatak u obliku komada a ne praha. Koks je porozan i lak. Specifična težina koksa iznosi 3500-5000 N/m3. Sadrži oko 90% ugljenika. Sagoreva sporo sa kratkim plamenom. Ima oko 31000 kJ •. Upotrebljava se u metalurgiji. U manjim količinama troši se za loženje kotlova za centralno grej anje •.
9 Ugljena prašina - Dobija se mlevenjem svih vrsta ugljeva. To predstavlja oplemenjavanje goriva. Ligniti sa sadržajem 20-30% pepela i 30-50% vlage, melju se u velikim količinama i sagorevaju u termoelektranama. Oni se skoro i jedino uspešno mogu sagoreti kao ugljena prašina. Pre mlevenja, lignit se drobi na komade 15-30 mm i manje. Potom se suši dimnim gasovima iz kotla sa temperaturom 700-800°0, pre ulaska u mlin.-· Postiže se sledeća finoća mlevenja: oko 50% -oko 10% -oko 40%
čestica
čestica čestica
ima so u- 0,08 mm 1 ima 90-200JU- 0,09-0,2 mm ima 200-l.OOOJU- 0,2-1 mm
Najbolja zapaljivost aero-smeše je sa sadržajem 0,3-0,6 #
Sagorevanje ugljene prašine se lako reguliše. Sagorevanje je burno, u letu i sa dugačkim plamenom. Način sagorevanja čestica ugljene prašine: -čestice veličine
letu
a
delimično
-
do 300JU sagorevaju u letu od 300-600 )l delimično sagorevaju u odlaze kao leteći koks vece od 600 )l padaju na reš"etku za dogoreva-
čestice veličine
čestice
nje. Prirodna
tečna
goriva
Nafta se nalazi u zemljinoj utrobi sakupljena izmedju nepropustljivih slojeva. Do nafte se dospeva bušenjem. Ona se nalazi pod pritiskom ugljovodoničnih gasova. Kroz ~ušotinu nafta može izbijati na površinu u jakim mlazevima. Kada nestane pritiska onda se nafta izvlači crpkama. Sastava je različitog u zavisnosti od naftonosnog polja. Mrke .... zelene je boje. Sirova nafta dobijena iz. zemlje mora se prvo prečisti ti, jer sadrži vodu, pepeo i druge primese. Posle ovoga vrši se frakciona destilacija nafte u rafinerijama. Glavni frakciopi
lO
proizvodi nafte jesu: benzin, petroleum, dizel gorivo, ulja za podmazivanje, mazut i asfaltni ostatak. Nafta se sastoji od ugljenika i vodonika, kao glavnih sastojaka. Sadržaj ugljenika dostiže i do 80%. Ima donju toplotnu moć oko 42.000 kJ. Speci-
Sl. 4. šcmatski. prikaz preseka kroz naftenske slojeve.
fična težina sirove nafte se kreće od 7,5 do 10 N/dm3. Specifična težina joj raste sa porastom sadržaja ugljenika, kiseonika, azota i sumpora, a smanjenje sadržaja vodonika. Sadržaj sagorljivih sastojaka: C=85%, H=l4%, 8=1,5%. Nafta počinje da se stinjava na 25°C i nižoj temperaturi, što zavisi od njene vrste. Lako je isparljiva, pa i zapaljiva, što iziskuje posebne mere i način za uskladištenje. U zemljama sa bogatim nalazištima pored frakcione destilacije koristi se u manjim količinama za loženje kotlova, brodskih i stabilnih.
ll
Nafta iz nekih naftonosnih polja sadrži i do 300 g/t vanadijuma što može uticati na visoko-temperaturnu koroziju. Veštačka tečna
goriva
Dobijaju se frakcionom destilacijom sirove nafte i suvom destilacijom čvrstih goriva. Od svih destilata sirove nafte samo se mazut upotrebljava za loženje kotlova. U novije vreme i otpadni benzin (gazolin) upotrebljava se u manjim količinama za loženje kotlova. Mazut se izdvaja prilikom frakcione destilacije sirove nafte, kao jedna od poslednjih frakcija. Destilacijom sirove nafte dobijaju se sledeći proizvodi: - na temperaturi gaz olin, - na temperaturi benzin, - na temperaturi petroleum, - na temperaturi motorno ulje.
ključanja od 40°-60°0 izdvaja se ključanja od 60°-150°0 izdvaja se
ključanja od 200°-300°0 izdvaja se ključanja od 300°~350°0 izdvaja se
Po izdvajanju ulja za mazanje preostali deo nafte zove se mazut. Mazut je crne boje. Specifična težina mazuta se kreće 8,8 do 9,7 N/dm3. Kvalitet.mazuta kao goriva ceni se prema njegovim fizičkim i hemijskim karakteristikama, i to: specifičnoj težini, viskozitetu na odredjenoj temperaturi, temperaturi stinjavanja, temperaturi paljenja, sadržajem sumpora, vanadijuma, natrijumsulfata i po toplotnoj moći. Prema ovim osobinama mazuti su podeljeni: - Laki.mazut, viskozitet na ključa na 90°0 a stinjava - Srednji mazut, viskozitet 13-31°E, ključa na 110°C,
50°0 iznosi mu do 13°E, se na 10°0, na 50°0 iznosi mu od a stinjava se na 25°0,
12
- Teški mazut, viskozitet na 100°C iznosi mu do 8,5°E, ključa na 140°C a stinjava se na 35°C. Sa povećanjem temperature viskozitet mazuta opada. Da bi se omogućilo istakanje mazuta iz šlepova i železničkih cisterni, naročito pri nižim dnevnim temperaturama on se mora zagrevati. Takodje, da bi se mazut mogao pretakati iz skladišnih u radne rezervo~re, on se zagreva na oko 50°C. Grejanje se vrši sa parnim, vrelovodnim ili električnim grejačima. Cevovodi mazuta su snabdeveni pratećim grejačima. Ispred kotlovskih gorionika u finalnom zagrejaču temperatura mazuta se podiže na 95-110°C, radi boljeg rasprskavanja a time i boljeg sagorevanja. Mazut sa velikim sadržajem sumpora, vanadijuma i natrijumsulfata nije podesan za loženje kotlova, jer ovi sastojci štetno deluju na metalne delove kotla. U novije vreme mazut sa povećanim sadržajem štetnih sastojaka podvrgava se oplemenjivanju, pranju i aditiviranju. Iz sirove nafte u mazutu ostaje ?D-80% sumpora. Mazut sadrži: C=8?%, H=ll%, O+N=l%, S=l-5%, pepela 0,1% vlage do 3%. U pepelu mazuta može biti i do 50% vanadijuma. Pri sagorevanju prelazi u v2o5 i izaziva visokotemperatursku koroziju. Mazut se pali na 35D-400°CU Da bi dobro sago~ rasprašuje se na čestice ~ 50-100 ;U• Loženje kotlova sa mazutom ima više nosu na loženje sa čvrstim gorivom, i to:
preimućstava
u od-
-Mazut ima visoku donju toplotnu moć, oko_J0.500 kJ, - Lako se reguliše proces sagorevanja, prema opterećenju kotla, - Lako se rasprskava, dobro meša sa vazduhom, sagoreva burno, oblik plamena se može podešavati, - Podesan je za manipulaciju, prenošenje i uskladištenje.
/
13 Prirodno gasovito-goxivo Zemni gas se dobija kao čist iz zemljine utrobe ili iz bušotina naftonosnih polja. Bušenjem zemlje on izlazi pod pritiskom ili se crpi. Prečišćava se i razvodi cevovodima radi upotrebe kao gorivo. Sastoji se od ugljovodonika. Koristi se u hemijskoj industriji za dobijanje niza hemijskih proizvoda. Idealno je gorivo za loženje kotlova. Karakteristike prirodnog-zemnog gasa: - sadrži ?5-8~ metana CH4 sadrži 1-4~ ugljovodonika - specifična težina 9-14 N/m3 - donja toplotna moć 35.800 kJ/m3. Temperature paljenja u vazduhu: H2
=
580°0
e o
=
650°c
CH4 = 650°0 CH2 = 425°C
Sagorevanje u kotlu se lako reguliše, sagorevanje je burno, plamen dugačak. Postoji opasnost od eksplozije ložišta. Ako zemni gas sadrži jedinjenje H2s, javlja se visokotemperaturna korozija na kotlovskim cevima u blizini gorionika. Veštačka
,--
gas ovi ta goriva ....
U ova goriva spadaju generatorski gas, kao glavni proizvod i gas iz visokih i koksnih peći, kao sporedni proizvodi. Generatorski gas ima.donju toplotnu moć od 4.200 do ?·500 kJ/m3. Gas iz visokih peći ima oko 4.200 kJ/m3. Gas iz koksnih peći ima oko 5.000 kJ/m3.
Na slici 5 prikazan je gasogenerator. Uduvavanjem vazduha na užareni ugalj nastaje sagorevanje na temperaturi od oko 1400°0. Kiseonik se jedini sa ugljenikom pri čemu nastaje ugljen dioksid, po redukciji C+0 2=C0 2
14
j
Gorivo
gas
uduvavanje vazduha i vodene pare
SI. S. šematski prikaz gasogeneratora.
Ugljen dioksid ide naviše kroz sloj uglja i u daljoj reakciji sa ugljenikom iz uglja prelazi u ugljen monoksid,·po reakciji C02+C=2CO koji predstavlja sagorljiv ga5 dobijen u generatoru. Gasovi nastali u zoni reakcije ulaze u zonu destilacije, zagrevaju gorivo na oko 600°C, bez prisustva vazduha, usled čega nastaje destilacija uglja, izdvajaju se ugljovodonici i vodonik. U tabeli br.2, vide se količine dobijenog gasa iz gasogeneratora i toplotna moć za neka goriva.
15 Tabela br. 2. Čvrsto
gorivo
Drvo Treset Mrki ugalj Kameni ugalj Antracit Koks
Količina
~asa
u suvog
dobivenog goriva vlažnog
m2Lk~
l,0-1,7 1,2.".1,7 1,4-2,4 2,3-3,8 3,8-4,4 3,8-4,4
1,7-2,2 1,8-2,2 2,0-3,0 2,7-4,2 4,0-4,7 4,0-4,7
Toplotna moć gasa kJ(m3 vlažnog suvog 5400-6700 5000-7100 4800-7100 5000-6300 4800-5400 4800-5400
3300-5400 3100-5600 3100-5800 4200-5800 4400-5200 4400-5200
Karakteristike veštačkih gasovitih goriva: - Generatorski gas iz mrkog uglja Sadržaj: H2-15%, C0-27%, CH4-2%, N2-49%, co 2-7%. Donja toplotna moć 5700 kJ/m3 - Gas iz koksnih peći Sadržaj: H2-12%, C0-28%, N2-55%, C0 2-5%• Donja toplotna moć 4900 kJ/m3. - Gas iz visokih peći Sadržaj: H2-2%, C0-30%, N2-6o%, Donja toplotna moć 4000 kJ/m3. SASTAV
co ~8%.
2
GORIVA
Gorivo je sastavljeno od različitih jedinjenja i elemenata. Ako odabrani uzorak goriva ispitamo u hemijskoj laboratoriji, odredjujući njegov eleme_ntarni_sastav _dobićemo siedeću· -- jednačimi--ia-radn.o gorivo: C% + H% + S% + O% + N% + P% + V%
=
100%
iz koje se vidi da su glavni elementi goriva: ugljenik (C), vodonik (H), kiseonik (O), azot (N), sumpor (S) i vlaga (V).
16
Bl. 6 - Elementarni sastav
čvrstog
goriva
Iz sagorljive mase goriva, pri zagrevanju izdvajaju se isparljivi sastojci, i to: - iz lignita oko 70% na temperaturi 120-150°c n 170-250°C - iz mrkog uglja 13-58% n 400°C i više. - iz kamenog uglja do- 4% Sastav goriva se daje u težinskim procentima. Sagorljivi elementi goriva su: ugljenik, vodonik, slobodan sumpor i jedinjenja SH i sc. Od veličine procentualnih sastava elemenata zavisi toplotna moć goriva i proces sagorevanja. Ugljenik (C) - on je osnovni, najvažniji i najkorisniji sastojak goriva •. Njegov sadržaj ima osnovni uticaj na osobine i kvalitet goriva. Sagoreva sporo i sa_kratkim plamenom. Pri potpunom sagorevanju ugljenik prelazi u ugljendioksid (co 2 ) i daje 34000 kJ/kg. Pri nepotpunom sagorevanju; zbog nedostatka vazduha, on prelazi u ugljenmonoksid(CO) i daje samo 10000 kJ/kg. Ugljenmonoksid može sagoreti a ukoliko ode sa dimnim gasovima, to predstavlja gubitak toplote. Stariji ugalj, sadrži i veći procenat ugljenika. Ugljenik ima i veliki značaj pri hemijskoj preradi goriva kao osnova stvaranja čitavog niza organskih jedinjenja, koja nastaju pri toj preradi. Ugljenik je pored toga i
17 glavni deo koksa koji je neophodan u metalurgiji. U gorivu ga ima 40% do 90%. Vodonik (H) - spada takodje u važan sastojak goriva jer mu povećava toplotnu moć i brzinu sagorevanja. Doprinosi lakom paljenju goriva i sagoreva sa dugačkim plamenom. Pri potpunom sagorevanju vodonik se jedini sa kiseonikom oslobadjajući pri tom veliku količinu toplote. Njegova toplotna moć j~ 120.000 kJ/kBL odnosno 142.000 kJjkg, što zavisi da li je voda kao proizvod sagorevanja u parnom odnosno tečnom stanju. Vodonik je na običnoj temperaturi u gasovitom stanju bez boje, mirisa i ukusa. U gorivu ga ima do 12%. Sumpor (S) - ima ga u prirodi u elementarnom stanju i u jedinjenjima. žute je boje, na običnoj temperaturi je u čvr stom stanju. Sumpor koji se nalazi u gorivu može da bude u slobodnom stanju i u vezanom stanju. Sagorljiv je slobodan sumpor, jedinjenja sumporvodonika i sumporugljenika (SH i SC), a nesagorljivi su sulfati, caso4 - gips. Pri sagorevanju, sumpor zajedno sa ugljenikom i vodonikom učestvuje u proizvodnji · toplote stvarajući sumpordioksid (so2 ) i sumportrioksid (so ), 3 dajući pri tome oko 10.500 kJ/kg. Bez obzira na to što deo sump_ora sagoreva, on je nepoželjan u gorivu pošto produkti njegovog sagorevanja štetno deluju na elemente kotlovskog postrojenja i zagadjuju okolinu. U gorivu ga ima 0,1% do 10%. Kiseonik (O) - na običnoj temperaturi je u gasovitom stanju, bez mir1sa i ukusa. Umanjuje toplotnu moć goriva jer svojim prisustvom zauzima mesto sagorivim elementima, sa kojima.je sjedinjen. Kiseonik ne sagoreva ali omogućava sagoreVIU}je gradeći jedinjenja sa-sagorljivim sastojcima goriva~ što je.više.kiseonika u gorivu time je ono mladje. Kiseonik izdužuje plamen, razradjuje količinu ugljovodonika koji se izdvajaju iz gasova i smanjuje količinu čadji. Ima ga u gorivu od 2-33%.
18 -Azot (N) - u gasovitom je stanju. Neutralan je pri sagorevanju. štetan je sastojak goriva pošto zauzima mesto sagorivim sastojcima i time smanjuje toplotnu moć goriva. Iz goriva se izdvaja i zajedno aa azotom iz vazduha odlazi sa dimnim gasovima. Ima ga u gorivu od 0,5-2,5%. Vlaga (V) - vlaga je balast u gorivu. Njeno prisustvo jako smanjuje toplotni efekat sagorevanja, zato što svojim prisustvom umanjuje deo sagorljivih elemenata u jedinici težine ili zapremina goriva. Pri sagorevanju goriva vlaga isparava oduzimajući pri tome oko 2600 kJjkg. Gorivo sadrži dve vrste vlage i to: - grubu (spoljašnju) vlagu - higroskopnu (unutrašnju) vlagu U gorivu je ima i do 50%. Gruba vlaga dolazi u gorivo spolja, kvašenjem pri vadjenju,' pri transportovanju i uskladištenju na otvorenom prostoru. Sadržaj vlage u gorivu zavisi od vlažnosti vazduha, temperature vazduha, vremenskih prilika, krupnoće goriva itd. Gruba vlaga se lako odstranjuje iz goriva, njegovim sušenjem na suvom vazduhu ili u procesu eksploatacije. Higroskopna vlaga se uvlači u unutrašnje pore goriva, pa se i naziva unutrašnja vlaga. Njena količina zavisi od vrste goriva i atmosferskih uslova. Može še odstraniti zagrevanjem goriva na 100-105°0 i to se čini samo u laboratorijama, kod kalorimetrisanja uzoraka goriva. U tabeli broj 3 dat je procentualni sadržaj higroskopne vlage kod nekih goriva. ~
Tabela 3 - Vh l. Drvo 2. Treset 3. Mrki ugalj 4-. Kameni ugalj
12-20% 20-25% 18-36% 1-12%
19 Pepeo (P) - štetan je sastojak goriva. To je skup nesagorljivih mineralnih sastojaka goriva, glina, kamen, zemlja i dr. On umanjuje toplotnu moć goriva, opterećuje rešetku, opterećuje transportne uredjaje i sprečava pravilnu raspodelu donje promaje. Sadržaj pepela u gorivU varira u vrlo širokim granicama, ima ga i do 30%. Češćim izbacivanjem pepela rashladjuje se ložište kotla. Pepeo može biti u čvrstom ili tečnom stanju. Ako je temperatura topljenja pepela niža od temperature ložišta kotla nastaje lepljenja pepela na štapovima rešetki i kotlovskih cevi. Ovim se otežava dovod promaje ·i smanjuje prenos toplote na grejne površine kotla. Kao što se iz napred izloženog vidi, nesagorljive sastojke goriva cine: kiseonik, azot, vlaga i pepeo. Praktično uzev, oni su štetni sastojci goriva. U tabeli broj 4- dat je procentualni sadržaj najvažnijih sagorljivih sastojaka goriva. Tabela br.4Vrsta goriva Drvo Treset Lignit Mrki ugalj Kameni ugalj, Antracit
Ugljenik %
Vodonik %
50 50-60 4-0-65 65-75 80-90 90-95
6 5-6 5-10 4-- 5 3- 4 3
U isparljive sastojke goriva spadaju: vodonik, kiseonik, azot i jedan deo ugljenika. U neisparljive sastojke goriva spadaju: preostali ug~ ljenik, sumpor i pepeo.
20
OPŠTI POJMOVI O SAGOREVANJU GORIVA Sagorevanje je hemijska pojava pri kojoj se vrši sjedinjavanje sago~ljivih sastojaka goriva, ugljenika, vodonika i sumpora sa kiseonikom iz vazduha. Gorivo se mora zagrejati do temperature samozapaljenja. Plamen stranog toplotnog izvora nije potreban. Pri sagorevanju se razvija toplota, gasovi i vodena para. Na rešetki ostaje nesagorljivi ostatak, šljaka i pepeo. Ako temperatura ložišta opadne ispod temperature paljenja goriva nastaje gašenje vatre i stvaranje crnog gustog dima. Ovo se može pojaviti i kada je gorivo suviše vlažno. Potpuno sagorevanje može nastati samo uz dovoljno prisustvo vazduha, odnosno kiseonika. Sagorevanje ugljenika - C
J
e.+ o 2 = co 2 + 34.ooo kJ/kg 12 kg e + 32 k~-- q2 = 44_ kg co2 + 34. ooo kJ/kg. J Pri potpunom sagorevanju l kg ugljenika potrebno je:
~ =~kg
kiseonika, a dobija se 1+2,67=3,67 kg
~
ugljen dioksida - co2 ~
u zapreminskim Jedinicama: om3C+22,4m3o 2 = 22,4m3co 2 ili ~~·
4
=~
Nepotpuno sagorevanje ugljenika - e l e +~ o 2 = co + 1o.2oo kJ/kg 12 kg e + ~ kg o2 =· 28 kg co + 1o.2oo kJ/kg.
Pri nepotpunom sagorevanju l kg ugljenika potrebno. je:
i~ =~g
kiseonika, a dobija se 1+1,33 = 2,33 kg
CO - ugljen monoksida u zapreminskim jedinicama bi bilo: om3C+11,"2m3o2 = 22,4m3co ili i~• 2
@m3/kg
,
21
Sagorevanje vodonika - H2 2H2+0 2=2H20+120.000 kJ/kg - vodena para 4 kgH2+32kg0 2 = '36 kg H20 Za sagorevanje l kg vodonika potrebno· je:
~
=
8 kg kiseonika, a dobija se: 1+8=9 kg vodene pare.
u zapreminskim jedinicama: om3H2 +22,4m3o2 = 22,4m3H2o - vodene pare ili
~· 4 = 5,6 m3/kg kiseonik~ i daje 2 2~· 4 =
2
vodene pare. Sagorevanje sumpora - S s + 02 = S02+ 9.250 kJ/kg 32 kg s + 32 kg02 = 64 kg so2 + 9.250_ kJ/kg Za sagorevanje l kg sumpora potrebno je:
~ = l k~ kiseonika,
a dobija se
U zapreminskim jedinicama
~ =~
biće:
om3s + 22,4m3o 2 = 22m3 so 2 ili ~~· 4 ~ m3/k~ Pošto imamo i sagorevanje so2 u so , računa se da 3 l kg sumpora daje 10.500 kJ.
--------
Brzina sagorevanja goriva se povećava održavanjem više temperature u ložištu, ravnomjernijom mešavinom goriva i vazduha, upotrebom sitnijeg i rastresitijeg goriva, kao i većim sadržajem vodonika u gorivu. Potpuno sagorevanje goriva vrši se u etapama (fazama), i to: I faza - gorivo se suši, do temperat. 105°0 II " - vrši se suva destilacija goriva, -izdvajaju se ugljovodonici, na temperaturi 105-400°0
22
III faza IV n
sagorevanje ugljovodnika sagorevanje koksnog ostatka
Najbrže sagorevaĐu gasovita goriva, potom tečna i najsporije čvrsta goriva.
& 1
'\;><, \
x-t~x
'l\
+~ xt. tf~/ \
J
3 2
1
Sl.? - Proces sagorevanja 81.8 - Proces sagorevanja
Y.··"'··.;·.:-o... l \
·;.·. l ~,::~:·:~ ..·..!·-~···: · ••..... •. l -.,~:.::_.
x. . . . ·v'
\
--t-"'/
čvrstog
tečnog
goriva goriva
Oznake: l - zona mešanja kiseonika i ugljovodnika 2 - površina čvrstog goriva-razdvajanje faza 3 - čvrsto gorivo 4 - tečno gorivo 5 - para tečnog goriva 6 - zona sagorevanja U procesu zagrevanja čvrstog goriva, nastaje isparavanje ugljovodnika, njihovo sagorevanje i potom sagorevanje koksnog ostatka. Tečno gorivo se zagreva do temperature ključanja, izdvaja se para i potom sagoreva. Kod goriva sa dosta isparljivih sastojaka (ugljovodonika), za potpuno sagorevanje nije dovoljan samo vazduh doveden kroz rešetku (primarni). Da ne bi sa dimnim gasovima otiŠli ugljov~donici i ugljenmonoksid, što bi pretstavljao gubi-
L 23
vanje. Za
tečna
goriva potreban je pravilan dovod vazduha i što je moguće bolje raspršivanje. Za čvrsta goriva (ugalj) je mnogo složeniji proces što zavisi od kvaliteta uglja i vrste kotla. Obzirom da se kotlovi projektuju prema vrsti goriva pa u slučaju upotrebe čvrstog goriva razlikujemo dva osnovna procesa: - sagorevanje na rešetki, - sagorevanje sprašenog uglja u letu Kod sagorevanja čvrstog goriva na rešetki bitno je obezbediti odgovarajuću granulaciju i zonski dovod vazduha kako bi se procesi sušenja, sagorevanja i dogorevanja pravilno obavili. Ugljena prašina sagoreva u letu kroz ložišni prostor. Sagorevanje je brže, burnije i potpunije od sagorevanja na rešetki. Ovo sagorevanje se bliži procesu sagorevanja kotlovskog mazuta. Naročito je korisno lošije ugljeve sagorevati u vidu ugljene prašine. Za sagorevanje je potreban mali koeficijent viška vazduha, oko 1,1-1,15. Ležišta za spaljivanje, ugljene prašine moraju biti tako prostorno izvedena da putanja gorive čestice ima dovoljno dug put kroz ložišni prostor kako bi imala dovoljno vremena za sagorevanje. Za potpuno sagorevanje·tečnih goriva potrebno je da se ona na ulazu u ložište nalaze u maglovitom stanju i da su dobro pomešana sa vazduhom. Ako nema dovoljno vazduha, odnosno
24
kiseonika, na temperaturi oko 500°C izdvaja se čadj i leteći koks, koji se hvataju na grejne površine kotla ili odlaze sa dimnim gasovima u atmosferu. Tom prilikom stvara se crn i gust dim. Tečna goriva (mazut) moraju biti zagrejana na temperaturi 90-ll0°C odnosno da imaju viskozitet 5-7°E. Potpuno sagorevanje - nastaje sagorevanjem ugljenika i vodonika uz dovoljnu količinu kiseonika. Produkti potpunog sagorevanja su ugljendioksid i vodena para. Na rešetki ostaje pepeo. Dim je sivo-bele boje. Nepotpuno sagorevanje - ako u toku sagorevanja nedostaje kiseonika obrazovaće se ugljenmonoksid. Ugljenmonoksid i ugljovodonici odlaze sa dimnim gasovima u atmosferu. Dimni gasovi su crni i gusti. Nesagoreli leteći koks se lepi na grejne površine kotla ili odlazi sa dimnim gasovima. To je gubitak toplote. Pri nepotpunom sagorevanju ugljenika oslobadja se samo 30% toplote, oko 10.000 kJ/kg. Kiseonik za sagorevanje se uzima iz vazduha. Potrebna je ona količina vazduha čiji će kiseonik biti dovoljan da pri sagorevanju sa ugljenikom obrazuje ugljendioksid a sa vodonikom vodenu paru (vodu). Hemijskom analizom se utvrdjuje procenat učešća ugljenikai vodonika u jednom kilogramu goriva. Za potpuno sagorevanje jednog kilograma vodonika potrebno je 8 kg.kiseonika. Obzirom da se kiseonik uzima iz vazduha~ potrebno je oko ,.1,1 ~· vazduha,.. za sagorevanje jednog kg. ugljenika i oko~ vazduha za sagorevanje l kg. vodonika. Na ovaj način se o~- · je minimalna potrebna količina vazduha. U praksi je ova količina vazduha nedovoljna za sagorevanje. Ne može se postići ravnomerna raspodela u ložištu. Zato se mora raspolagati sa izvesnim viškom vazduha. Ako je višak vazduha veliki dolazi do rashladjivanja ložišta i oduzimanja toplote.
·-
Kiseonika ima u vazduhu 23% težinskih i 21% zapreminskih. Teorijski količina vazduha potrebna za sagorevanje nekog goriva odredjuje se obrascem:
25
~ = 1,01
LV
= 0,85
r:ooo + 0,5
m3 za čvrsta (kg gorJ.vo)' gori 'la
d 1.000
m3 ) za tečno ( kg goriva ' gorivo
. Hd
Da bi sagorevanje bilo potpuno, mora se dovesti u ložište izvestan višak vazduha ili
co 2
max se
Vrednost
kreće
co2
i
od 18,6-19,5·
o2
se odredjuje iz dimnih gasova.
Približne vrednosti~ i co2 u dimnim gasovima, za navedena goriva i način sagorevanja bile bi sledeće:
A.
co2
%
- sagorevanje uglja u sloju - ručno lomenje 1,7-2,0 11-10 - sagorevanje uglja u sloju - mehaničko ubacivanje 1,4-1,? 13-11 - sagorevanje uglja u sloju - mehanička rešetka 1,3-1,5 13-12 1,15-1,20 16-15 - sagorevanje ugljene prašine sagorevanje mazuta 1,05-1,15 15-12 - sagorevanje gasovitog goriva 1,03-1,05 10-11 Vazduh dovodimo u ložište prirodnim ili veštačkim putem. On se dovodi ispod rešetke pri sagorevanju goriva u sloju. Kod goriva bogatih sa ugljovodonicima potrebno je dovesti i sekundarni vazduh, na odredjenoj visini iznad rešetke. Ako se sagoreva ugljena prašina, manji deo vazduha se dovodi kroz gorionik sa gorivom (primarni), a veći deo kao sekundarni vazduh, oko gorionika. U tablici broj 5 date su temperature paljenja nekih goriva.
26
Tablica br.5 Temperatura paljenja
Gorivo
Drvo Treset Lignit Mrki ugalj Kameni ugalj Koks Katransko ulje kamenog uglja Ložno ulje Vodonik Generatorski gas
TOPLOTNA
MOĆ
300°0 230°0 300-350°0 250-450°0 350-550°0 700°0
500-630°0 350-430°C 560-650°0 700-800°0
GORIVA
--- To je ona količina toplote koja se dobija pri potpunom sagorevanju jednog kg. čvrstog ili tečnog goriva ili jednog Nm3 (normalnog kubnog metra) gasovitog goriva. Količina toplote goriva se izražava u džulima (J).LDžul je rad koji izvrši sila od lN na putu od l m~ Kod čvrstih i tečnih goriva toplotna moć se izražav~inici težine i piše: kJ/kg. Kod gaaovitih goriva, toplotna moć se izražava u kJ/m3~ Razlikuju se gornja i donja toplotna moć. Svako gorivo manje ili više sadrži u sebi vlage i vodonika. Kada gorivo sagoreva vodonik sa kiseonikom obrazuje vodu. Voda pri sagorevanju goriva prelazi u parno stanje i odlazi sa dimnim gasovima u atmosferu. Za isparivanja vode potrebno je utrošiti toplote, i to: - za zagrevanje od 20°-100°0, 335 kJ/kg - za isparavanje na 100°0, 2.260 kJ/kg. Ukupno se utroši toplote oko 2.600 kJ/kg za isparavanje jednog kg. vode -(vlage) na normalnom atmosferskom pritisku. Zbog ovoga u praksi se ne može koristiti ukupna toplotna moć goriva.
27 Gornja toplotna moć goriva (Hg) - količina toplote koja se oslobodi pri potpunom sagorevanju jednog kg. čvrstog ili tečnog goriva ili jednog normalnog m3 gasovitog goriva, pod uslovom da se po izvršenom sagorevanju,produkti sagorevanja rashlade na početnu temperaturu. -::::::-_nonja._toplotna moć goriva (Hd) - je količina toplote koja se oslobodi pri potpunom sagorevanju jednog kg. čvrstog ili tečnog goriva ili jednog normalnog m3 gasovitog goriva, pri čemu se voda u produktima s~gorevanja nalazi u parnom stanju i u zajednici sa dimnim gasovima. Donja toplotna moć goriva je manja od gornje za količinu toplote potrebnu da se vlaga iz goriva i voda nastala pri sagorevanju vodonika pretvore u parno stanje. Ako gorivo nema u sebi vlage i vodonika, ono ima samo jednu toplotnu moć --- ---i to gornju, koja je stalna za jednu vrs~u goriva. ~a praksu je važna samo donja toplotna moć goriva, pošto pri sagorevanju goriva u ložištu kotla voda i vlaga prelaze u parno stanje i kao takvi odlaze sa dimnim gasovima kroz dimnjak. Kada se govori o toplotnoj moći nekog goriva uvek se podrazumeva njegova donja toplotna moć-(Hd). toplotnu
U tablici broj-6 date su prosečne vrednosti za donju moć nekih vrsta goriva.
Tablica br.6 l. 2. 3· 4. 5· 6.
,_7. 8. 9. 10.
Drvo (sušeno na vazduhu) Treset (sušen na vazduhu) Lignit Mrki ugalj Kameni ugalj Drveni ugalj Briket od mrkog uglja Briket od kamenog uglja Sirova nafta Mazut
10500-14500 kJ/kg 10500~16500
5900-12500 12500-21000 21000-33000 31000-33000 21000-23000 29000-33000 42000-46000 38000-42000
>
"n n n ll
n ll
ll ll
28
33000-38000 kJ/m3 n 5000- 6000 3300- 4500 . ·n n 10820 12640. ll
ll. 12. 13. 14. 15.
Zemni gas Gas iz koksnih peći Gas iz visokih peći Vodonik H2 Ugljen monoksid CO 16. Metan CH4 Odredjivanje toplotne
n
35850 moći
goriva
Toplotna moć čvrstog, tečnog i gasovitog goriva odredjuje se na dva načina: pomoću kalorimetra i računskim putem. Kalorimetrijska odredjivanja toplotne moći goriva su najtačnija i najpouzdanija a zasnovana su na principu merenja količine toplote koju razvija odredjena količina goriva pri sagorevanju. · Za računska odredjivanje toplotna moći goriva potrebni su podaci elementarne hemijske analize. Hemijska analiza goriva vrši se u za to opremljenim laboratorijama. Dobijene vrednosti elemenata svrstavaju se u sledeći obrazac: -· .•
~ 340/. e +\i2oOJ (H-® +~05\· =
S - 6
• v .-7'
gde e, o, s i v predstavljaju težinski procentualni sastav goriva. Svaki od sagorljivih elemenata iz gornjeg obr~ca imaju približnu donju toplotnu moć: - Ugljenik (e) - VoaoniJ:c (H) sumpor (s)
34000 kJ/kg ' ; =
120000 kJ/k.g \;/ 10500 kJ/kg '-.]"
Sagor~će
samo slobodni ili aktivni vodonik koji se nalazi u gorivu. On nije vezan s~ kiseonikom u vodi. Jedan težinski deo kiseonika vezuje @?vodonika od svoje težine. Preostali vodonik je slobodan te ostaJe za sagorevanje: . H - ~ • O (Kiseonik)
29 Toplotnu moć gasovitog goriva dobijamo sabiranjem topletnih moći pojedinih njegovih sastojaka. Zato je potrebno da se poznaje toplotna moć tih sastojaka i njihov procenat zapreminskog učešća u jednom normalnom m3 toga gasovitog goriva. Jedan normalni m3 gasovitog goriva predstavlja zapreminu od l m3 na temperaturi o0 e i pri tisku od 1013 m bara enormalni atmosferski pritisak). Primeri za vež'im · Primer l - izračunati donju toplotnu moć mrkog uglja ako su hemijskom analizom dobijeni sledeći podaci:
e
l
o= l~ v = 13%
= 60%
H= 4%, {' = 2%, t··, Hd = 340 • e + 1200 (H- ~) + 105 . • s ,_ 6. v
s
;!
/_
!
r
Hd
-
340
6Q, + 12QQu(4 ~ ~)+ 105 • 2- 6.13 -~ ··-..o':::: . B·
.•.: ---.·
-~-·····
Hd = 23232. kJ/kg ( ' • .
... .. __j
Primer 2 - izračunati donju toplotnu moć kamenog uglja ako su hemijskom analizom dobijeni sledeći podaci:
0
A /t-1 CA.-:zJo \ . :'L ~h.
.
?~
1\..
o
e
80% H = 3% s=. 9% Hd 340
Hd Hd
v= • e
+ 1200
4% 1,3%
(H-~)
340 • 80 + 1200 (3=
+ 105 • S- 6.V
~)
+ 10/'. 9-6.1,3
31.110 kJ/kg
----·---
Na sli~i 9 prikazan je kalorimetar za gorivo. Na slici 10 prikazana je Krekerova kalorimetarska bomba.
Ji
30
~8
Oznake na sl.9 l- kalorimetarska bomba 2- kalorimetar, 3- drvena ili ebonitna podloga, 4- dupli zid kalorimetra sa vodom, sprečavanje uticaja, spoljne temperature, 5- termometar,- podela skale
o,o1o-o,o2o,
6- poklopac, 7- lupa za čitanje skale termometra, 8- mešalica, meša vodu radi ujednačavanja temperature.
Oznake na sl.lO 3- otvor za izlazak produkata s~gorevanja posle opita, 4- platinska žica, 5- elektro otporna žica 6- priključci za električ nu struju, 7- čašica (tigla) u kojoj sagoreva uzorak goriva. Pravi se od kvarca ili platine. Uzorak uglja teži oko l gr a tečnog goriva oko 0,4 gr.
31 .Karakteristike
domaćih
goriva
Naš~
zemlja obiluje sa velikim količinama uglja. Najviše ima mladjih lignita. Poznata su nalazišta u basenima: Kostolac, Kolubara, Kosovo, Kreka, Konjščina, Velenje i dr. Ligniti iz ovih basena se upotrebljavaju u velikim količina ma za loženje većih kotlovskih postrojenja naročito u elektranama. Uglavnom se koriste u vidu ugljene prašine a redje kao rovni. Pošto sadrže i do 50% vlage korisnije je sagorevati ove iignite u vidu ugljene prašine. Ovi ligniti sagorevaju sa dugačkim plamenom. Šljaka se ne lepi na štapove rešetke, šupljikava je i krta. Izloženi kiši i Suncu na otvorenom skladištu trpe promene, upijaju dosta vlage i usitnjavaju se. Pomešani na skladištu, naročito mladji i stariji ligniti, skloni su samozapaljenju. Mrki ugljevi se koriste iz sledećih basena: Kakanj, Breza, Ugljevik, Banović, Trbovlje, Senjsko-resavski, Aleksinac i dr. Sadrže katrana i smole. Šljaka od mrkih ugljeva se delimično lepi na štapove rešetke, o zid kotla i grejne površine kotla. Skl~ni su samozapaljenju na skladištu ukoliko se deponuju na duže vreme i u debljim slojevima. U tablici br.7 date su karakteristike nekih lignita i mrkih ugljeva. - Geološke zalihe lignita iznose 25000 miliona tona - Geološke zalihe mrkog uglja iznose 2600 miliona tona - Geološke zalihe kamenog uglja iznose 200 mil.tona Tablica br. 7 Vrste
Nalazište
P%
V%
Stf,
Sag. Hd sast.% kJ/kg
Lignit
Kostolac Kosovo Kolubara
17 7 20
Konjščina
ll
41 45 50 41 39 42
0,7 0,8 0,5 1,5 0,4 1,0
42 8400 8800 47 40 7500 47 10400 54 10400 52 10000
Kreka Velenje
6 8
Top~~·pep.
ll OO 1150 1150 ll50 1200 1200.
32
··-HdSag. sast.% kJ/kg
Vrste
Nalazište
P%
V%
S%
Mrki ugljevi
Kakanj 25 Breza-sitan 18 Trbovlje 16
8 20 22
2,0 2,0 2,5
65 62
17 1,0
Senjsko~
re savski
14
Toplj.pep. oe
60
19500 17000 17500
1200 1150 1150
68
19500
1200
Tablica br.8
-
Karakteristike
domaćih tečnih
i gasovitih goriva
Na:fta Sadržaj ugljenika Sadržaj vodonika Sadržaj sumpora Speci:f.težina Viskozitet na 20°C n na 50°C n na l00°C Donja topl.moć
86% 12% 1,5% 8,8 N/dm3 4,5°E 1,2°E
Mazut . 88% lO% 2% 9,4 N/dm3 30°E 13°E 6°E
~oo kJ/kgJ~~fkgJ
Prirodni - zemni gas Sadržaj metana Sadržaj etana Sadržaj C0 2+0 2 +N2 Donja toplotn~ moć Gas iz gasogeneratora od Sadržaj Sadržaj Sadržaj Sadržaj
94% 4%
domaćih
vodonika (H2 ) uglj.monoksida (CO) metana (CH4 ) kiseonika (o 2 )
lignita - Kosovo 26% 34% 27% 0,5%
33 Sadržaj ugljendioksida Sadržaj azota (N2 ) Donja toplotna moć
(co2 )
l% ll% 7100 kJ/m3
PODACI O TEČNIM GORIVIMA
Tabela br.9 Toplotna kJ/kg
Gorivo Motorni benzol Terno ulje mrkih ugljeva Sirova nafta Lako ulje za loženje Mazut Petroleum Terno ulje kamenih ugljeva
moć
Specifič~težina
40000 41000 42000 42000 39000 43000 39000
N/dm
8,8 8,8-9,2. 7,5-10 8,5-8,8 9,0-9,6 7,9-8,2 10- ll
PODACI O JUGOSLOVENSKIM ČVRSTIM GORIVIMA
Tabela br.lO Rudnik
§
a.
•n
o
til
A Pi
~ o
Kameni ugalj Raša
" n Sečovje
" " Ibarski
"
~ Q)
Q)
Sumpor al Uku- Sag orbO pan ljivi al % :;! ~
~
kocka ll,20 2,60 10,20 9,00 orah 10,00 3,47 10,20 9,00 griz 9,20 4~55 10,30 9;25 kocka 8,90 5,25 10,90 10,10 orah 12,90 5,50 11,10 10,50 griz 10,40 5,50 11,90 10,25 kocka "30,30 1,60 4,80 4,20 orah 28,70 2,00 4,50 3,90
•
"t";) "t";)
r-l·n
~~ O
alal tile
86,17 86,50 86,21 85,85 81,48 B!l-,11 68,05 69,31
)()·~ Ill
•n o b:l d~.a~
•
"-
§raH:~
A~>
27500 28000 27500 25000 24500 26000 23000 23500
~
34
Rtanj
35,00 2,10· 33,10 2,20 22,70 0,55
4,90 4,10 5,10 4,40 5,80 5,25
62,89 64,6471,72
20000 21000 23800
26,20 14,20 13,50 21,50 12,40 22,30
5,30 4,13 4,20
3,90 3,70 3,80
59,58 64,96 65,24
18000 18700 18800
kocka orah orah
15,90 19,40 16,80 19,80 16,80 19,80
0,78 0,79 0,79
-
--
64,70 63,40 63,40
17800 17500 17500
kocka orah
16,00 20,40 18,35 19,90
0,90 0,82
-
63,60 61,75
17500 17200
kocka orah Ćićevac kocka ll orah Vrdnik kocka ll orah Bo govina kocka ll orah Siverić orah Konjščina orah ll grah Krapina orah grah " Zagorje kocka ll orah orah " Trbov1je kocka ll grah grah "
10,40 36,50 16,20 34,90 17,40 26,00 18,00 26,00 18,00 19,50 19,40 19,80 22,20 21,00 15,10 19,10 20,25 17,00 ll,30 20,20 ll,30 20,00 16,30 15,50 17,00 16,00 10,40 23,50 12,6024,60 13,80 26,10 12,20 23,00 14,20 24,30 14,50 25,30
2,40 2,15 3,00 3,20 0,34 0,36 2,80 3,00 5,80 3,50 4,00 5,00 3,50 1,60 1,60 1,70 2,60 2,90 2,93
-
53,13 48,80 56,57 56,00 62,50 60,79 56,78
13400 12500 15500 15300 17200 16500 15200 17300 15900 19800 19000 19200 18800 17700 16900 16300 16900 16000 15700
ll ll
kocka orah briket
Mrki ugalj Aleksinac kocka orah " ll sitan SenjskoResavski: Ravna Reka ll ll
Re sava ll
Despot ovac ll
-
0,20 0,22 2,30 2,50" 4,40 3,00 3,20 3,20 2,30 1,20 1,10 1,20 2,10 2,35 2;44
6~,78
62,73 68,50 66,70 68,20 67,00 66,10 62,80 60,10 64,80 61,50 60,20
35
Laško
kocka orah grah
6,23 7,33 9,40
22,70 23,48 23,20
kocka orah Kakanj kocka ll orah Breza kocka ll orah Zenica kocka n orah Miljevina kocka ll orah Golubeški orah
19,90 20,70 25,60 27,50 18,50 17,20 20,20 21,30 19,80 19,70 19,50
19,95 19,70 8,30 9,00 16,00 17,20 18,50 17,70 20,90 21,40 12,80
n ll
Tito-
Banović i n
0,74 0,76 0,95
0,35 0,36 0,52
2,50 2,50
1,40 1,50
2,77
1,31
70,94 69,19 67,39
18900 18500 18000
60,13 59,50 65,83 64,62 65,44 65,55 61,30 61,00 59,27 58,80 67,70
16700 16500 19500 19100 19000 19000 16600 16500 15000 14900 19300
Lignit Kostolac Kosovo Kolubara 11 sušeni Konj š čina ll
n
Ladanje donje n
Iv-anečki ll
Velenje n n
Gl oboko n
komad 12,00 44,00 rovni 7,60 45,00 rovni 9,60 51,00 kocka 8,50 29,00 kocka 12,75 39,50 orah 17,00 40,50 komad 10,00 42,50 kocka 9,30 39,50 orah 14,40 39,90 .. kocka lO,J.:O 41,20 orah 12,60 40,60 komad 8,00 42,10 kocka 9,40 43,20 orah 9,50 44,30 komad 7,15 43,00 orah 9,00 42,00
0,70 0,80 0,50 0,60 1,30 1,00. 1,00
1,00 1,34 1,58 1,54 1,46 1,50 0,95
1,10 0,70 0,70
44,00 9800 47,40 10300 8600 39,40 62,50 15500 10700 47,75 8800 42,50. 10700 47,50
0,84 1,15 0,71 0,63 0,54 0,76 0,25
51,20 45,70 48,70 46,80 49,88 47,39 46,26 49,86 49,00
12300 10500 11700 11000 11100 10900 10800 11600 11500
3~
Pljevlja ll
KrekafJ!oluhe ll
Kr e ka Bukinje ll
Kr eka Lukavac ll
PODACI O
rovno rešetar 8,00 sitan 12,00
30,00 28,00
kocka orah
10,90 15,30
37,70 0,3-0,5 0,2-4,0 51,34 11800 37,80 0,3-5,0 0,2-4,0 .46,88 11000
kocka orah
11,30 17,40
38,00 0,2-4,0 O,l-3,0 50,65 11800 37,00 0,2-4,0 O,l-3,0 45,57 10900
kocka orah
9,70 13,20
46,65 44,90
TEČNIM
0,30 0,30
0,90 0,90
62,00 14600 60,00 12900
O,l-5,0 0,1-4,0 43,64 o,l-0,6 o,o-o,o 41,91
9800 9700
GORIVIMA - SASTAV
Tabela br.ll Sastav H% O+N+S C%
G o r i v o
Mazut - teški Plinsko ulj e T.erno ulje (iz mrkih ugljeva) . Terno ulje .(iz kamenog uglja)
2 88 lO 86,5 13,0 0,5 85,0 9,0 6,0 89,0" 7,0 4,0
PODACI O GASOVITIM GORIVIMA Tabela br.l2 Go
r
i v o
.
.Pl<"\
0•0 El
rl
O......_
P.EliJ
a Etilen G H Acetilen C H Ugljen monoksid CO
~
• El aSI<"\
~--.... Ct!
z
t'!
.P~
~ os o
Sastav u zapreminskim delovima co CH4 N2 H~ % % %
59500 1,261 57000 1,171
15,0 17,5"
-
12600 1,250
34,7
100
-
-
-
37
111
Go r i v o
_a,a<\
OO El r-IEl' p,
s::•
•r-l
~a!K\ s:: a •r-IZ
~
~
El
P.>N'b?J o ~ I\1Q) 8
Metan CH4 Vodonik H2 Propan gas (USA) C H Butan ~as (USA C H Plin iz koks.
Sastav u zapreminskim delovima
co
%
H2
%
CH2
%
N2
%
100
35600 0,717 10700 0,090
11,7
86000
2,22
14,0
109000 2,52
14,3
17200 0,53 plin 22000 0,53 Gradski plin 16000 0,61 Generator. plin: -iz kam.uglja 5700 1,14 -iz mrkog uglja 5650 1,12 -iz briketa mrkog uglja 6650 0,99 Plin visokih peći 4000 1,28 Vodeni plin: 14500 0,72 - iz koksa - iz kam.uglja 11700 0,70 - iz karburiranog uglja 15100 0,75 Prirodni zemni plin (USA): - Birmingham Ala 33600 0,72 - Pitsburg, Pa 38000 0,77 - Cansas Sity,Mo 32800 0,79
13,0 15,1 16,7
6,2 8,0 21,5
53,3 50,0 51,5
16,9 18,3
28,0 24,0
12,0 15,0
2,0 2,0
53,8 51,0
17,6
31,0
15,0
2,5
47,2
25,5
29,0
2,5
23,1 21,8
38,5 34,5
49,5 48,5
0,2 5,5
5,5 6,3
22,2
33,5
44,5
8,1
4,2
90,0 83,4 84,1
5,0 0,8 8,4
peći
Svetleći
o,o
11,8 12,0 11,8
100
25,0 ll,3 34,0 2~0 4,0 17,0
61,0
38
GUBICI
TOPLOTE
Gubici toplote se javljaju kao neizbežni i na njih · se unapred mora računati. Pri konstrukciji kotlova teži se da gubici toplote budu što manji. Osoblje koje vrši eksploataciju kotlova treba da sprovodi takav režim rada i održavanja da stvarni gubici toplote ne predju projektovane gubitke (predvidjene). Gubitke toplote u kotlovskim postrojenjima razvrstali smo na sledeće: - Gubitak usled propadanja goriva kroz rešetku (u1 ), - Gubitak usled nesagorelog goriva u šljaci i pepelu (u2 ), Gubitak usled letećeg koksa (u3 ), - Gubitak us~ed nepotpunog sagaravanja gasova (u4 ), Gubitak usled čadji (u5), Gubitak usled rizičke toplote šljake (u6 ), - Gubitak u izlaznim dimnim gasovima (u ), 7 - Gubitak usled zračenja kotla (u8 )
približno n ll
n n
0,5-5% 0,5-2% 0,5-3% 0-0,5% 0-0,5%
n
0,5-3%
ll
4-7% 0,2-2%
ll
u1 - Gubitak toplote zbog propadanja sitnog uglja kroz rešetku nastaje ako se loži sa ugljem sitnijim od predvidjenog,isti će delimično propadati izmedju štapova rešetke. Sitniji ugalj se može dobiti iz ugljenokopa, što bi značilo da se sagoreva ugalj koji nije predvidjen za tu rešetku. Usitnjavanje uglja može nastupiti i na samom skladištu. Ako je ugalj uskladišten na otvorenom prostoru više meseci, usled dejstva vetra, kiše i Sunca, nastaje njegovo usitnjavanje. Ovo naročito važi za lignite. Gubitak približno iznosi
0,5-5%.
39 u2 - Gubitak usled nesagorelog uglja u pepelu i šljaci nastaje zbog preopterećenja rešetke, lepljenja šljake na štapovima rešetke, neispravnog regulisanja rada rešetke po zonama sagorevanja i usled sagorevanja mešavina raznih ugljeva. Za odgovarajuće gorivo i rešetku, pri ispravnom loženju, ovaj gubitak iznosi u proseku 0,2-2%. u
3 - Gubitak toplote u
koksu nastaje zbog toga što dimni gasovi uvek odnose sa sobom izvesn~:),;ič:i,g!l__?_i:J;nog go:riva{Kod-loženj·a sa ugljeiiOiii]?ras~ ili sitnim ·ug- -iJem, ovaj gubitak može da bude veliki. Leteći koks se sastoji skoro od čistog ugljenika. Pri prolasku sitnih čestica uglja kroz ložište vrši se njihova suva destilacija. Leteći koks izlazi sa dimnim gasovima ili se meša sa pepelom u dimnim kanalima i na dnu dimnjaka. Veličina gubitka u letećem koksu zavisi od krupnoće goriva, jači ne promaje, opterećenja kotla, načina sagorevanja (sagorevanje u sloju ili ugljene prašine). Prosečan gubitak toplote usled letećeg koksa iznosi od 0,5 do 3%. Pri ložanju sa ugljenom prašinom i većem forsiranju kotla ovaj gubitak može biti do 10%. letećem
u4 - Gubitak toplote u nesagorelim g~sovima javlja se pri nep_o~pun.Q111 sagorevanju zbQg....n,edostatka:-vazduha.Jsa dimnim r-:-::· gasovima odlazi ugljen monoksid i ugljovodonici. Kod lignita ugljovodonici se mogu javljati u većim količinama. Upotrebom sekundarnog vazduha,regulisanjem vazduha za sagorevanje po zonama, gubitak u nesagorelim gasovima je mali. Prosečan gubitak iznosi 0-0~'~5_%_._____ u
5 - Gubitak usled
čadji
nastaje zbog nedovoljnog mešanja va--~~~ha sa ugljovodonicima~akodje, do pojave čadji dolazi i kada plamen pre potpunog sagorevanja liže grejne površine čija je temperatura niža od temperature samopaljenja ugljovodonika i ugljen monoksida. Ovaj gubitak je zanemarljiv kod visokih ložišta i kod visoke temperature ložišta, od 0-0,5%.
' 40
u 6 -.,Gubitak u toploti šljake i pepela, nastaje zbog tog!l-_što e::... pepeo i šljaka ne izlaze potpuno rashladjeni =i:~_kot!~~ Gubitak je veći kod loženja sa ugljenom prašinom u ložištu sa tečnom šljakom. Takodje on je veći i kod ugljeva sa velikim sadržajem pepela, prosečno iznosi 0,5-3% • ._..--···--·---
~
- Gubitak toplote u izlaznim dimnim gasovima nastaje zbog toga što dimni gasovi pri izlaoku iz kotla moraju imati odredjenu temperaturu da bi se izbeglo rošenje sumporne kiseiine i obezbedila odgovarajuća_jačina promaj~. U~vom- slučaju temperatura dimnih gasova se kreće od 140~Q°C. Njihova temperatura, kod manjih kotlova, bez zagrejača vode i vazduha može biti i znatno veća.
---
ovog gubitka toplote zavisi od količine dimnih gasova, sadržaja vlage u gorivu i koeficijenta viška vazduha. U prvoj fazi sagorevanja vrši se sušenje goriva. Što je veći njegov sadržaj vlage biće i veći utrošak toplote za njeno isparavanje. Višak vazduha se meša sa dimnim gasovima i uzima toplotu iz ložišta. Prosečna vrednost ovog gubitka toplote iznosi 4-?%. Veličina
u8 - Gubitak toplote u okolnu sredinu·nasta·e zbog hladjenja zidova kotla. Dobrim ozidom, izolacijom i zaptivenošću kotla, ovaj gubitak se smanjuje. Kod ekranisanih kotlova gubitak toplote u okolnu sredinu iznosi 0;2-2% a kod ostalih kotlova 2-3%.
USKLADIŠTENJE
ČVRSTOG
GORIVA
Da bi kotlovsko postrojenje moglo da radi neprekidno, što zavisi od tehnološkog procesa i potreba, mora se obezbediti odgovarajuća zaliha čvrstog goriva na skladištu. Ovo se uglavnom odnosi na skladišta u neposrednoj bli_zini kotlovskog postrojenja. I pored štetnosti dužeg uskladištenja većip koli-
LJ.l
čina čvrstog goriva, ono je neminovno jer omogućava ravnomerniju proizvodnju u ugljenokopima u sezonama smanjene potrošnje, a nesmetani rad kotlovslcog postrojenja u sezoni veće potrošnje čvrstog goriva (zimi). Veličina zaliha zavisiće od:
N - presečnog opterećenja postrojenja (kW) q - specifične potrošnje toplote kJ/kWh h - časova rada postrojenja bez dopreme goriva Hd - donje toplotna moći goriva kJ/kg i odredjuje se prema obrascu N.q.h (t).
G=
J·
Hd • 1000 Skladišta uglja mogu biti otvorena i zatvorena, za ma• nja kotlovska postrojenja. Na skladištu ugalj podleže nizu fizičkih i hemijskih promena. Posledice toga su: - raspadanje uglja, što otežava njegovu upotrebu obzirom na rešetku, - samoz~grevanje uglja, samozapaljenje uglja. Brzina i obimnost ovih promena zavisi od vrste uglja, uskladištenja i atmosferskih uticaja. Ligniti i mrki ugljevi uskladišteni na otvorenom prostoru za vreme od jedne g~dine gube deo toplotna moći koji dostiže i do 25%. načina
Mešanjem ugljeva raznih vrsta i nagomilavanjem velikih naslaga, pri dužem stajanju dovodi do porasta temperature u donjim slojevima i početka izdvajanja lako isparljivih sastojaka. Stalnim prodiranjem vazduha kroz pukotine gomile dolazi do oksidacije, sjedinjavanjem kiseonika sa vodonikom, ugljenikom i sumporom. Kada temperatura na dnu gomile dostigne 60-70°0, nad gomilom se pojavljuje vodena para. Samopaljenje uglja u ovom slučaju ne može se sprečiti. Potrebno je takav ugalj hitno utrošiti. Pri ovome transportne tralce mogu biti oštećene a osoblje izloženo štetnom uticaju ugljen monoksida i vodene pare.
4-2
Mešavina raznih ugljeva ubrzava samozapaljenje •. Sumpor u gorivu ubrzava usitnjavanje i samozapaljenje. Mere protiv samozapaljenja uglja - ugalj treba uskladištavati po vrstama, bez mešanja. Po mogućstvu po površini gomile sipati sitan ugalj da bi se zatvorili kanali za prolaz vazduha. Treba ograničiti visinu uglja na 3-4 m. Visina gomile može biti i veća ukoliko se izvrši valjanje uglja te se zatvore kanali za prolaz vazduha. Ako je ugalj uskladišten u zatvorenom prostoru, potrebno je izraditi betonske pregrade za smeštaj najviše do l~OO tona uglja. Prostorija mora imati otvor za provetravanje. Radi kontrole temperature u donjim slojevima gomila uglja, vrši se nabijanje gvozdenih cevi u koje se stavljaju termometri. Cevi ne smeju biti izbušena. Ako temperatura u donjim.slojevima dostigne 35-40°C, gomilu treba isprevrtati radi hladjenja. Otvorena skladišta treba da imaju drenažne kanale za odvod površinskih voda, jer velika vlaga i isparavanje doprinose usitnjavanju i samozapaljenju uglja. Ako je samozapaljenje uzelo mru1a gašenje sa vodom samo pogoršava situaciju. Potpunim potapanjem uglja u vodu može se okončati samozapaljenje. Takodje, u cilju sprečavanja ove pojave treba intenzivno koristiti ugalj iz ugrože~e zone.
SKLADIŠTENJE
TEČNOG
GORIVA
Kotlovska tečna goriva se uskladištavaju u rezervoare. Rezervoari mogu biti nadzemni (metalni) i podzemni (armiranobetonski ilimetalni). Kada govorimo o kotlovskim tečnim gorivima prvenstveno mislimo na razne vrste mazuta. Da bi se mazut.mogao pretakati iz tankera ili vagon-cisterni u rezervoare, potrebno je da se prethodno zagreje na temperaturu od 40500C. U skladišne rezervoare su ugradjeni parni, vodogrejniili električni grejači. Cevovodi za povezivanje istakač~ih stanica i ·skladišnih rezervoara moraju imati prateće grejače
43 i biti termički izolovani. Iz uskladištenog mazuta izdvaja se voda na dno rezervoara. Ona iz az i va smetnje pri radu pumpi i gorionika (gašenje plamena). Potrebno je povremeno sa dna rezervoara ispuštati vodu. Svake 3-4 godine potrebno je rezervoar. isprazniti i izvršiti čišćenje taloga. Pre čišćenja potrebno je rezervoare dobro provetriti radi odstranjenja zapaljivih i otrovnih gasova. Čišćenje treba da vrši obučeno i specijalizovano osoblje preduzeća za ovu vrstu poslova. Oko skladišnih rezervoara za tečno gorivo moraju biti ugradjeni detektori dimnih gasova i stabilni protivpožarni uredjaji. Takodje, potrebno je ugraditi instalaciju za hladjenje krovova rezervoara sa vodom u letnjem periodu, da bi se sprečilo izdvajanje lako isparljivih sastojaka, ukoliko se radi o lakom tečnom gorivu. Da bi u rezervoaru za tečno gorivo uvek bio atmosferski pritisak, na njegovom vrhu se ugradjuje "disajni" ventil. Ako se u rezervoaru nalazi mazut, može doći do začep- ljenja disajnog ventila. Ovo može dovesti do deformacije (sabijanja) rezervoara, usled dejstva atmosferskog pritiska, u slučaju crpljenja goriva kada bi se u njemu stvorio potpritisak •.Na rezervoare se ugradjuju živini termometri i termoelektrični termometri za daljinsko pokazivanje temperature goriva. Takodje, ugradjuju se i mehanički pokazivači nivoa goriva. Oko skladišnih rezervoara za tečna goriva podižu se betonske ili zemljane ograde, koje u slučaju izlivanja goriva treba to gorivo da prihvate. Osim zaposlenog osoblja na rukovanju tečnim gorivom, svim ostalim licima treba onemogućiti pristup. ŠTETNO DEJSTVO SUMPORA U GOR!YJ.~I'---· Sumpor je štetan sastojak goriva. I u najmanjim kolion može izazvati koroziju grejnih površina kotla i pomoćnih uredjaja (pregrejača, zagrejača vode i vazduha). U proseku, sadržaj sumpora u gorivu je sledeći: u lignitu oko 2% u mrkom uglju oko 5%, u kamenom uglju do 10% i u mazutu do 5%. c~nama
4-4-
Nevezani sumpor je sagorljiv, jedan kilogram daje oko 10400 kJ/. Pri sagorevanju sumpor prelazi u sumpordioksid (80 2 ). 8umpordioksid jedini se sa kiseonikom iz dimnih gasova i prelazi u sumpor trioksid (80 ). Pošto u dimnim gasovima ima vo3 dene pare može doći do obrazovanja sumporne kiseline u parnom stanju: H 0 + 2
so 3 "'
H so 4 2
Pare sumporne i sumporaste kiseline u produktima sagerevanja znatno povišavaju tačku rošenja i izazivaju koroziju na onim delovima grejnih površina kotla kod kojih je temperatura znatno viša od temperature kondenzovanja čiste vodene pare. Zato se mora onemogućiti da sumpordioksid oksidiše u sumportrioksid. Zapaženo je da, pri radu sa malim koeficijentom viška vazduha u ložištu izostaje stvaranje sumportrioksida. Ispitivana je temperaturna granica dimnih gasovana kojoj se kondenzuje para sumporne kiseline. Utvrdjeno je da pri tome nije merodavna prosečna temperatura dimnih gasova već temperatura metalnih delova koje ližu dimni gasovi. Pri loženju sa nekim ugljevima kondenzacija pare sumporne kiseline nastaje . u temperaturnom području od 120°-160°C, što zavisi od sadržaja sumpora u gorivu, vlage i viška vazduha u ložištu. Pri proračunu i konstrukciji kotlovskih postrojenja, mora se voditi računa da temperatura metala grejnih površina bude iznad temperature rošenja pare sumporne kiseline. Ispitivana je pojava ro~enja pare sumporne kiseline pri loženju istim ugljem, jednom sagorevanim kao ugljena .prašina a drugi put sagorevanim u sloju. Pri loženju sa ugljenom prašinom nije dolazilo do rešenja pare sumporne kiseline, ali je dolazilo do rošenja iste pri sagorevanju ovoga uglja u sloju. Ovo se objašnjava prisustvom većeg viška vazduha pri sagorevanju uglja u sloju i prelaskom sumpor dioksida u sumpor trioksid.
4-5
Parni kotlovi koji koriste gorivo sa većim sadržajem sumpora, naročito su ugroženi od korozivnog dejstva sumporne kiseline u vremenu od potpaljivanja do normalnog opterećenja, za vreme rada sa smanjenim opterećenjem (tehnički minimum), pri zaustavljanju kotla i pri držanju kotla u toploj rezervi. Vodogrejni kotlovi su ugroženi za svo vreme rada zbog relativno niske temperature napojne vode u odnosu na temperaturu rošenja pare sumporne kiseline. U početnom i krajnjem grejnom periodu (jesen i proleće) kada su temperature spoljašnjeg vazduha više od 0°C, temperature izlazne vode iz vrelovo~og kotla su znatno niže od temperature rošenja pare sumporne kiseline, tesu ti kotlovi u takvim uslovima rada naročito ugroženi korozivnim dejstvom sumporne i sumporaste kiseline. Sumportrioksid se odstranjuje iz dimnih gasova na taj način, .što se u temperaturno područje od oko 1200°C uduvava emulzija magnezita. Ova emulzija se spravlja mešavinom magnezijum oksida i vode. Emulzija magnezita utiče da sumportrioksid iz gasova prelazi u čvrsto stanje, postaje porozivniji i lako se oduvava duvačima gara. Korozivno dejstvo sumporne kiseline treba naročito ona metalnim površinama zagrejača vode i zagrejača vazduha, pa prema tome ove delove i češće kontrolisati. čekivati
II. P A·R N I
KOTLOVI
" Parni kotao je pronašao francuski fizičar Deni Papen, 1680. .7godine. Prvi parni kotao sposoban zapraktičnu·proizvod.,-nju vodene pare za ra~ parne mašine napravio je_2:?l_O godine engleski mehaničar Njukomen. Radom ove parne mašine praktično je dokazana mogućnost pretvaranja toplotna energije u mehanič ki rad. Sve veća potreba za vodenom parom, usavršavanje parnih mašina, kao i pojava parnih turbina, uticalo j e na razvoj kotlova te se i dolazi do savremenih konstruktivnih rešenja i visokog stepena iskorišćenja.
46
Parni kotao se može definisati kao hermetički zatvoren sud u kome voda isparavanjem prelazi u vodenu paru pritiska većeg od atmosferskog.Za isparavanje se koristi toplota nastala sagorevanjem goriva u kotlovskom ložištu ili dovedena toplota sa strane. fJiože se reći da je parni kotao energetski transformator~ koji hemijsku energiju sadržanu u gorivu, sagorevanjem oslobadja i predaje vodi prevodeći je u parno stanje odredjenog pritiska i temperature. Ovakva para je sposobna da izvrši mehanički_:r::_ad. Kotlovska postrojenje. Pod kotlovskim postrojenjem podrazumeva.sc parni kotao i svi pomoćni uredjaji koji su potrebni da bi se iz napojne vode, korišćenjem toplote goriva ili otpadne toplote, proizvela vodena para odgovarajućeg kvaliteta. U kotlovska postrojenje spadaju: kotao u užem smislu, bunkeri za ugalj, ured~yji za pripremu· napojne vode, uredjaji za odvod pepela i šljake, dimni kanali i dimnjak. Osnovni delovi kotlovskog postrojenja su: - kotlovski doboš sa cevima; --, - ložište (rešetka, goriolric"i:···dirnni kanali i dimnj_ak_._)....; ___ - pregrejač pare, zagrejač vode i zagrejač vazduha; -"----- kotlovska armatura i aparatu~ - noseća čelična konstrukcija kotla sa ozidom.
-------··
Kotlovski doboš je zatvoren valjkasti čelični sud preč nika od 1-2,5 Qetara ili više sudova medjusobno spojeni cevima u ,kojima se voda pretvara u vodenu paru. Kotlovski doboš. ima vodeni ~ parni prostor. Nivo vode u dobošu varira u odredjenim granicama. Najniži dopušteni nivo vode u dobošu zove se vodena ivica. Ako nivo vode opadne ispod-ove ivice, smatra se da je kotao ostao bez vode, delovi kotlovskog lima i cevi se pregrevaju pa može doći do d.eformacije ili eksplozije. Vatrena ivica je visina do koje je dopušteno dopiranje dimnih gasova. Vatrena ivica mora biti 10-15 cm ispod vodene ivice. Šamotnim ozidom sprečava se prodiranje vrelih dimnih gasova iznad vatrene ivice.
'+7
Najviši nivo vode u dobošu može biti 10-12 cm iznad vodene ivice. Ovo zavisi od sistema i veličine kotla. Nivo vode u kotlu se obično održava na sredini izmedju vodene ivice i najvišeg dopuštenog nivoa u kotlu. Ako nivo vode u dobošu poraste iznad dopuštenog nivoa, smanjuje se parni prostor kotla što povećava vlažnost zasićene pare. ParoskupljaČ ili parni dom je sud koji služi za odvajanje ~ićene vodene pare od vode. U njemu se vodene čestice iz pare donekle odvajaju i vraćaju u doboš a para ostaje ma-. nje vlažna. Vodeni prostor parnog kotl~ je prostor ispunjen .vodom. Ukoliko je vodeni prostor veći utoliko je rad kotla elastični ji tj. nagle promene opterećenja odnosno proizvodnje pare blaže se odražavaju na kolebanje pritiska u kotlu. Velika količi na vode sa akumulisanom toplotom'nadoknadjuje neravnomernu potrošnju vodene pare i ublažava pad pritiska u kotlu.
Kotlovi sa malim vodenim prostorom brzo se pripremaju za pogon, ali daju zasićenu paru sa većim stepenom vlažnosti i kod neravnomernog opterećenja naglo menjaju pritisak., Napojni prostor je prostor izmedju vodene ivice i najvišeg dopuštenog nivoa u kotlu. Naizmenično se prazni i puni vodom u zavisnosti od proizvodnje pare, odnosno napajanja. Isparavajuća površina kotla je površina nivoa vode u kotlu, vodeno ogledalo. Grejna površina kotla je površina koju sa unutrašnje strane kvasi voda a sa spoljne strane oplahuju vreli dimni ga~ sovi. Grejna površina kotla se računa u metrima kvadratnim i to sa strane dimnih gasova.
~- to je prostor u kome sagoreva gorivo, na re,.. šetki ako je komadastog oblika ili u ložišnom prostoru ako je u prašinastom, tečnom ili gasovitom stanju. Ispod rešetke se nalazi pepeljara, a na kraju rešetke koš za šljaku. Sa strane rešetke kroz vazdušne kanale i ispod rešetke kroz procepe do-
48
vodi se vazduh potreban za sagorevanje. Ložište nema rešetku ako se kotao loži ugljenom prašinom, tečnim ili gasovitim gorivom. U tom slučaju ima ugradjene gorionike. Neka ložišta za sagorevanje ugljene prašine imaju malu rešetku za dogorevanje krupnih čestica koje ne sagore u letu već padaju na dno ložišta. S obzirom na položaj ložišta u kotlu, ložišta mogu biti: - spoljašnja (prednja i donja) - unutrašnja. Dimni kanali služe za odvodjenje dimnih gasova iz kotlovskog ložišta u dimnjak. Dimni kanali se grade tako da što veća količina toplote bude predata grejnim površinama kotla. Kod projektovanja se, pored navedenog, vodi računa-da gasovi sa odredjenom temperaturom moraju napustiti kotao. Strujanje vode i pare u kotlu i dimnih gasova može biti u istom smeru,u suprotnom smeru i poprečno. Dimnjak služi da obezbedi prirodnu promaju u kotlu i izbacivanje dimnih gasova u više slojeve atmosfere. Dimnjak mora da ima odgovarajuću visinu, poprečni presek i da bude obložen termičkom izolactjom. Visinu dimnjaka odredjuju potrebna jačina pr&mamje u kotlu i higijenski zahtevi čistoće vazduha. Koji će od ova dva zahteva biti uticajniji, to zavisi od mesta izgradnje kotlarnice, naseljena ili nenaseljena mesta • . Armatura i aparaturs.. kotla - služi za bezbednost rada, kontrolu i eksploataciju kotla. Na kotlu postoji armatura koja je zakonom propisana. Ostala armatura se postavlja na kotao radi lakšeg i boljeg korišćenja kotla, pouzdanijeg rada i poveća nog stepena automatizacije. Kotlovsku armaturu delimo na grubu i finu. U finu armaturu spadaju: - vodok§.zna stakla i probne slavine - ventili sigurnosti - manometri termometri
!J
49 - napojne glave svi ventili za vodu i paru - slavine za odmuljivanje - automatski uredjaji za napajanje kotla. U grubu armaturu spadaju: vrata, zasuni, ventilatori, mlinovi za ugalj, gorionici za ugljenu prašinu i tečna goriva. U aparaturu kotla spadaju svi instrumenti preko kojih se prati rad kotla i vrši ručna ili automatska regulacija njegovog rada. j?regreja~are, zagrejači vode i zagrejači vazduha oni spadaju u naknadne grejne površine kotla i služe za povećanje stepena iskorišćenja kotla, odnosno uštedu goriva. Pregrejači pare prevode zasićenu paru u pregrejanu, tj. u paru više temperature, ne menjajući joj pri tom pritisak. Temperatura pregrevanja pare zavisi od namene kotla. Zagrejači
vode i vazduh~su smešteni u izlazni kanal· dimnih gasova. Zagrevaju vodu za napajanje kotlova i vazduh za sagorevanje, koristeći temperaturu izlaznih dimnih gasova. Ozid kotla - on ima za cilj da svede na najmanju moguću meru gubitak toplote u okolinu, spreči prodiranje spoljašnjeg vazduha u kotao odnosno dimnih gasova u kotlarnicu. Da akumulira toplotu koja omogućava pravilno sagorevanje kod nekih kotlova; kotlovi sa visećim šamotnim svodovima.
PRENOŠENJE TOPLOTE
Sagorevanjem goriva u ložištu kotla oslobadja se potrebna količina toplote. Ova toplota zagreva vodu u vodogrejnom kotlu ili pretvara vodu u vodenu paru odredjenog pritiska u parnom kotlu; zatim u pregrejaču prevodi zasićenu parU u pregrejanu. Deo ove toplote služi i za zagrevanje vode u ekono~aj zeru kao i za zagrevanje vazduha potrebnog za sagorevanje.
50 Ukoliko se veći deo toplote oslobodjene u ložištu prenese na vodu u kotlu, na vodu u zagrejaču vode i na vazduh u zagrejaču vazduha, utoliko će stepen iskorišćenja kotla biti veći. Ovo postižemo održavanjem u što čistijem stanju grejnih i naknadnih grejnih površina kotla. Prenošenje toplote u kotlovima vrši se istovremeno.zračenjem (radijacijom), strujanjem (konvekcijom) i sprovodjenjem (kondukcijom): - zračenjem se toplota prenosi kroz prostor, - strujanjem se toplota prenosi kroz tečnosti i gasove, - sprovodjenjem se toplota prenosi kroz čvrsta tela. Proces prenošenja toplote u kotlu vrši se na
sledeći
način:
-
zračenjem
usijanog goriva i produkta sagorevanja na zagrevnu površinu kotla (ozračena površina kotla) - sprovodjenjem toplote kroz kotlovske limove i cevi dodirom vode i vodene pare sa unu~rašnjim zidovima kotlovskih limova i cevi strujanjem kroz vodu i vodenu paru. Količina prenete toplote na kotao zavisi. od veličine grejne površine kotla, razlike u temperaturi ložišnog prostora i vode u kotlu, koeficijenta prela~a toplote i vremena rada kotla. Prelaz toplote se povećava većom razlikom temperature produkta sagorevanja i vode u kotlu, većom brzinom strujanja dimnih gasova i bržom cirkulacijom vode u kotlu. Najveći deo toplote se prenosi zračenjem, naročito kod visokih temperatura ležišta i to u samom ložišnom prostoru; kod savremenih kotlova iznosi oko 80% ukupne oslobodjene toplote. To je i razlog što se kod savremenih kotlova povećava ozračena površina. Količina prenete toplote iz ležišta na limove i cevi kotla računa se po obrascu:
Q
= ai •
A (t g - t z) • h
51 Količina prenete toplote sa kotlovskih cevi na vodu va se po obrascu:
izračuna
Q = a 2 • A (tz - tv) • h Količina
toplote preneta putem
zračenja izračunava
se obrascem:
• h
Oznake:
Q -
količina
toplote (kJ) grejna površina kotla (m2 ) vreme u časovima temperatura plamena i dimnih g asova u °K (Kel vina) temperatura grejne površine kotla u °K koeficijent prelaza toplote sprovodjenjem i konvekcijom kJ/m 2h°C c1 - koeficijent prelaza toplote zračenjem kJ/m2h°C tz - temperatura sa unutrašnje strane kotlovske cevi tv - temperatura vode u cevi.
A h Tg Tz a
-
OSNOVNI POJMOVI O CIRKULACIJI VODE KOD PARNOG KOTLA Prirodna cirkulacija Sagorevanjem goriva u ložištu kotla, neprekidno se oslobadja odredjena količina toplote. Većim delom ova toplota preko zagrevne površine prelazi na vodu. Najveću količinu toplote dobiće zagrevne površine koja su najbliže· ložištu odnosno one koje se nalaze u. prvom promajnom kanalu. Voda će biti različito zagrejana u pojedinim delovima kotla tako će se obrazovati područja više ili manje zagrejane vode i područja mešavina vode i pare. Ovo će prouzrokovati različite specifične težine fluida, što će dovesti do kretanja-- cirkulacije vode i pare. Specifično
52 lakša mešavina vode i pare kretaće se sa mesta obrazovanja prema parnom prostoru kotla. Specifično teža, manje zagrejana voda, kretaće se na mesto odakle se podiže mešavina vode i pare. Tako će se obrazovati neprekidno strujanje - prirod~ na cirkulacija vode. Težnja je da cirkulacija vode i pare bude stalna, ujednačene brzine i tačno odredjenog smera. Ovo će omogućiti neprekidno i ravnomerno preuzimanje toplote od zagrevne povrŠine kotla. Prirodnu cirkulaciju je moguće ostvariti kod kotlova koji rade sa pritiskom do približno 160 bara. Na većim pritiscima javila bi se nestabilnost u toku voda - para zbog smanjene razlike specifičnih težina navedenih stanja vode. Mehuri pare i mešavine voda - para lošije prenose to~ plotu sa zidova cevi. Njihovim dužim zadržavanjem dolazi do pregrevanja kotlovskih cevi i limova. Cirkulacija treba da obezbedi brzo penjanje parnih mehura i na njihovo mesto dovodjenje hladnije vode. Cirkulacija vode i pare je fizička pojava. Gasovi i tečnosti imaju manju specifičnu težinu kada se zagrevaju i struje na više, a hladniji gasovi i tečnosti padaju (struje) na niže. Na sl.ll data je uprošćena šema prirodne cirkulacije vode i pare, kao i proces obrazovanja u jednoj cevi, od počet ka isparavanja pa do odlaska u parni prostor kotlovskog doboša a) prvi mehurići pare b) sjedinjavanje manjih u veće mehure pare g) sredinom cevi je protok pare a do zidova je protok vode d) na kraju cevi je protok mokre zasićene pare, koja odlazi u kolektor e) obrazovanje pare i protok kod horizontalnih cevi
53
đ}
đ)
t})
Sl. ll
Oznake: 1- odvod pare u doboš 2- parni kolektor 3- parno-proizvodna cev
4- kolektor za vodu
5- dovod vode 6- doboš kotla
J
54Cirkulacija vode kod pojedinih sistema kotlova Na sl.l2 predstavljena je šema običnog valjkastog kotla. Cirkulacija vode je slaba, neujednačena i nema strogo odredjeni smer pa je zbog toga i neujednačena proizvodnja pare. Dolazi do nagomilavanja kamenca na mestu isparavanja. Odvodjenje toplote sa zagrevnih površina kotlova je loše. Dolazi do pregrevanja lima, njegovog vitoperenja i curenja vode na šavovima.
~ Sl. 12
Na sl.l3 predstavljena grejnim cevima. Isparavanje se nim cevima. Cirkulacija vode i načenija je, te je i odnošenje kotla bolja.
Sl. 13
je šema kotla sa kosim vodovrši najvećim delom u vodogrejpare ima odredjeni smer, ujedtoplote sa zagrevne površine
Na sl.l4 i 15 predstavljene su šeme kotlova sa strmim vodogrejnim e-evima. Najveći deo topiote .ložišta prenosi se zagrevnu površinu prvog snopa strmih vodogrejnih cevi. Isparavanje vode je burno. Obrazovani mehuri vodene pare se brzo penju na više a iz zadnjeg snopa kotlovskih cevi hladnija voda, speci.fično teža, spušta se na niže i tako dolazi do neprekidnog kruženja. Sila koja deluje na cirkulaciju vode i pare
na
,..-·
55 se
izračunava
F
pomoću
= Y1 ~h-
obrasca: Y2.h
= h(Y1-Y2 )
N/m 2
Y1 - specifična težina vode u zadnjem snopu cevi, N/m3 Y2 h
specifična
težina pare-vode u prednjem snopu kotlovska cevi, N/m3
- visina vodenog stuba (m).
-------
l
--
Sl. 14
Sl. 15
Sila F - služi za savladjivanje svih otpora pri kretanju vode i smeša voda-para. Brzina cirkulacije vode u kotlu
56 treba da bude uvek veća od 0,25 m/sek. Prirodna cirkulacija dostiže brzinu do l m/sek. Kod nekih kotlova, da bi cirkulacija bila što usmerenija gornji bojleri su snabdeveni pregradama. Veštačka
cirkulacija
Prinudna cirkulacija vode i pare kod parnih kotlova se ostvaruje pomoću pumpi (crpki). Kod kotlova specij~nih konstrukcija koji rade sa vrlo visokim pritiscima, visokom temperaturom i velikom proizvodnjom pare, prirodna cirkulacija vode nije dovoljna za siguran rad kotla. Porastom kotlovskog pritiska, razlika ~ specifičnim težinama vode i pare se smanjuje. Ovim se smanjuje i brzina cirkulacije vode, te je i zbog toga neophodna prinudna cirkulacija, koja ima sledeća preimućstva:
- nezavisnost cirkulacije vode od slučajnosti zastoja cirkulacije, što isključuje mogućnost pregrejavanja kotlovskih delova, - konstrukcija kotla je pogodnija za iskorišćavanje toplote zračenja, prečnici kotlovskih cevi mogu biti manji i sa većim brojem krivina prilagodjenim ozidu kotla.
PRITISAK I NJEGOVO MERENJE -··h··~~~"_, . . .,_ .. ~-- ..··-·
..,-
U izučavanju procesa koji se dešavaju sa parom i gaaovima za vreme njihovog strujanja, kao što je to slučaj kod kotlovaitoplotnih-turbina, potrebno je-dobro-shvatiti pritisak kao jednu od osnovnih veličina stanja. Nije isto meriti pritisak pri kretanju ili pri mirovanju tečnosti i gasova. Dpoznaćemo se sa pritiscima za koje smo manje-više u praksi čuli, kao što su: atmosferski pritisak, manometarski pritisak, statički pritisak i vakuum.
5'7 Pritisak se definiše kao normalna sila koja deluja na jedinicu površine. Jedinica sile u tehničkom sistemu mera jeste Njutn (N). Pritisak se meri u N/m 2 • Njutn je sila koja masi od l kg daje ubrzanje od lm/sec 2 • Pritisak se može meriti i stubom tečnosti (živa, voda, alkohol i dr.). Odnos izmedju pritiska i stuba tečnosti dat je izrazom:
gde je: P - pritisak izražen silom na površinu od jednog metra kvadratnog (N/m2 ) Y - specifična težina tečnosti (N/m3) h - visina stuba tečnosti (m). Jedinica za merenje pritiska je Paskal (Pa). To je pritisak koji proizvodi sila od lN koja deluja na l m2• U upotrebi je i bar. l bar = 105pa. Odnos novih i starih jedinica za merenje pritiska
l l l l l l l l l
Pa N/mm2 bar at atm
= = =
kpLm~
=
o
=
kp/cm 2 mmH
~
mmHg
=
Pa
bar
l 10'6 105 9281.104 101.225 9281 9281.104 9281 133
lo-5 lO l
0298 1!015 0298.10-4 0228 0228.16- 4 1,33.10-3
58 Atmosferski pritisak Pritisak kojim vazduh deluje na površinu Zemlje, takozvani spoljašnji atmosferski pritisak, zavisi od atmosferskih prilika, prema kojima se stalno menja u relativno malim granicama i od visinskog položaja. Ovaj pritisak iznosi 1013mbar. Jedinica za merenje atmosferskog pritiska zove se bar. Fizičar Toričeli
je izmerio atmosferski pritisak pomoću živinog stuba i našao da ravnotežu atmosferskog pritiska drži stub žive visok 760 mm. 760.mmŽS = 1.013 mbara= 101.325 Pa l bar = lOOOmbara = 100.000 Pa = O,lMPa Manometarski pritisak U tehničkoj praksi naročito je potrebno meriti pritisak u zatvorenom sudu·. On može da bude viši ili niži od spoljašnjeg atmosferskog pritiska. Ako uzmemo savijenu cev koja je na oba kraja otvorena i naspemo u nju žive, tada će usled dejstva atmosferskog pritiska u oba kraja savijene cevi živa stajati na istom nivou, sl.l6.
JPb
-
A.
' 1Pb
Sl. 16
Sl. 17
59 Medjutim, ako je jedan krak te cevi spojen sa sudom u kome je gas pritiska višeg od atmosferskog, tada će nivo žive u kraku cevi gde deluje atmosferski pritisak biti viši.od nivoa žive u kraku koji je spojen za sud, slika 17. Pa -,~b = Pm odnosno, Pa = Pb + Pm, gde su: Pa - apsolutni pritisak, bar Pb - barometarski pritisak, bar Pm - manometarski pritisak, bar Pritisak veći od atmosferskog (nadpritisak) meri se aparatom koji se zove manometar, pa se ovaj pritisak često zove i manometarski. Ako je pak pritisak u zatvorenom sudu niži od atmosferskog, živa će se tada popeti u onom kraku savijene cevi koji je spojen sa sudom, slika 14; uz isto rasudjivanje kao i u prethodnom slučaju, dobija se: Pb - Pa = Pv odnosno, Pa .;, Pb - Pv, gde je:' Pv - razredjenje (vakuum). Aparat za merenje vakuuma zove se vakummetar. Za merenje apsolutnog pritiska (Pa) potrebna su kao što se vidi iz obrasca, dva aparata - manometar i barometar, odnosno vakummetar. Radi jasnoće napred izloženog predstavićemo grafički sva tri pritiska. Apscisa u dijagramu predstavlja
Sl. 18
60
apsolutnu nultu liniju a ordinata pritiske. Slika 19 predstavlja ovaj dijagram. Nije teško uočiti da su Pm i Pv pošto zavise (menjaju se) od spoljašnjih uslova temperature i pritiska, pomoćne veličine pri merenju, što znači da podpritisak i vakuum ne karakterišu stanje gasa u sudu, pa prema tome Pm i Pv nisu veličine _ stanja. Veličina stanja može da se smatra samo apsolutni pritisak - Pa. On se radi toga jedino i uvodi u sve zavisnosti koje karakterišu stanje nekog fluida ( gasa ili tečnosti). M
"".e;
en
...
....e BAROMErARSKI ·ATMOSF. PRITISAK
ii<
IL
.......z :::>
o
>
IL fl)
~
.D 'IL
,e
en
IL
.e;
NULTI PRITISAK- APSOLUTNA
NULA
Sl. 19 VODENA PA_B!-~_." . . .
···~··
<>
•••
Kao što j~ već poznato, voda ključa i prelazi u parno stanje na temperaturi od 100°0, pri normalnom atmosferskom pritisku (1.013 mbar). Ako se voda nalazi pod većim pritiskom (na primer u parnim kotlovima) njena temperatura ključanja biće viša od 100°0. Obrnuto, ako se voda nalazi pod pritiskom manjim o_cl,_nOJ:>malnog _a,tm_Qs_fe_T_S};:()g_!)::r:':i,J;:i._~~a.,_!lj~na_ te_lllP_E~ra~t:~,ra k_ljtl,~j~_ biće niža od 100°0.
__c ____
Temperatura ključanja vode zavisi od pritiska pod kojima se ona nalazi. Svakom pritisku odgovara tačno odredjena
61
temperatura ključanja. U kotlu se para proizvodi pri stalnom pritisku, koji je veći od atmosferskog. Kada je kotao u pogonu u njega se neprekidno ubacuje voda za napajanje. Usled neprekidne cirkulacije kotlovska vode, ova voda će iz područja manje zagrejanosti kotla, dospeti u područje veće zagrejanosti (paro-proizvodne cevi). Njena će se temperatura povisiti do temperature ključanja, koja odgovara radnom pritisku kotla. Daljim zagrevanjem vode njena temperatura se neće povisiti, jer će se dovedena toplota trošiti na isparavanje vode. Para koja se nalazi u parnom prostoru kotla, zove se mokra para. Ona je u dodiru sa vodom i u sebi sadrži kapljice vode. Para, koja se nalazi u paroskupljaču (parnom domu) kotla zove se suva zasićena para. Temperatura vlažne i suve zasićene pare jednaka je temperaturi ključanja vode. Ako se suva zasićena para dalje graje (u pregrejaču para), pri nepromenjenom pritisku, njena temperatura će se povisiti i povećaće se specifična zapremina (m3/kg). Isparavanje pri nepromenjenom pritisku Pretpostavimo da imamo l kg vode temperature o0 c, pritisak p i ako joj je zapremina u tim uslovima va, to stanje vode može biti predstavljeno u koordinantnom sistemu PV, tač kom A, slika 20, koordinatama P0 Vo'• Ako uz nepromenjeni pritisak - P dovodimo toplotu vodi, kao što to opit pokazuje, njena će se_temperatura postepeno povišavati ali samo do izvesne granice, tzv. temperature isparavanja - Tk za odgovarajući pritisak. Pri tome, specifična zapremina tečnosti po pravilu se postepeno povećava od Vd,.do V'. Anomaliju čini, kao što je poznato, voda koja ima najveću gustoću pa preina tome i najmanju specifičnu zapreminu na 4°C. Pri zagrevanju vode od 0°C, njena se specifična zapremina u početku smanjuje a od 4°C poveć.ava, dostižući na 8°C istu vrednost kao na 0°C. Stanju tečnosti dovedenoj do temperature klju-
62
čanja
odgovara u P, V dijagramu
p
tačka
B.
K
pl
Po
v
vx v"- v'
Sl. 20
Pri daljem dovodjenju toplote kao što pokazuje opit, voda ključa i postepeno prelazi u parno stanje. Kod svih teč nosti manifestuje se karakteristična pojava, koja se sastoji u tome, da temperatura smeše tečnosti i pare ostaje nepromenjena i jednaka temperaturi ključanja - Tk dok sva tečnost ne predje u parno stanje specifične zapremine v" tj. stanje u tačci
e.
Prema tome, odsečak izobare A-B pretstavlja proces zagrevanja tečnosti pri nepromenjenom pritisku od 0°C do temperature ključanja Tk, a odsečak izobare B-C proces kijučanja ili isparavanja pri nepromenjenom pritisku - P 0 , i isparavanje pri-nepromenjenojtemperaturi ~-Tk; Na odsečku-B-Cizoba.;.; ra i izoterma se poklapaju. Izmedju tačaka B-C izobare imamo smešu tečnosti i pare i tu smešu nazivamo vlažnom parom. Stanje pare u tački C naziva se suvo zasićena para. Ako, suvo zasićenoj pari u tač ki e dovodimo i dalje toplotu, pri nepromenjenom pritisku
63 nastupiće povećanje.ne
samo specifične zapremina pare već i njene temperature. Para će iz zasićenog stanja preći u pregrejanu paru, na primer stanje u tački D kojoj je temperatura t veća·od Tk. Prema tome, izobara na delu C-D nije više i izoterma. Temperatura ključanja vode je istovremeno i temperatura zasićene pare za odredjeni pritisak. Znači, zasićenu paru možemo smatrati kao paru koja je pomešana sa vodom i nalazi se u termičkoj ravnoteži. Ako se vlažna para hladi pri nepromenjenom pritisku ona će postepeno preći u vodu iste temperature kondenzuje se. Sniženje temperature nije moguće dok sva para ne predje u tečnost, tj. temperatura vlažne pare odredjenog pritiska ne može se sniziti. Zagrevajući
suvu zasićenu paru, stanja u tački C, pri nepro~enjenom pritisku, možemo povisiti temperaturu pregrejane pare do proizvoljne visine. Povećanje temperature n~Je moguće dok se u pari nalazi i najmanja količina vlage, zato što u takvom slučaju dovedena toplota iae na isparavanje vlage (tečnosti). Karakteristika pregrejane pare jeste da je njena temperatura uvek veća od temperature ključanja - Tk. Stanje pare na gornjoj graničnoj krivoj x = l je vrlo nestabilno, tako da i najneznatnije odvod toplote pri nepromenjenom pritisku dovodi do delimične kondenzacije i prelaska u vlažnu~~' dok dovod toplote prevodi je,u stanje pregrejane pare. Od ove zali:onitosti postoji .odstupanje pod izvesnim uslovima kada nastaje podhladjena para. Voda isparava i pri temperaturi nižoj od temperature pritiska, ako je parcijalni pritisB.k pare nad slobodnom površinom vode manji od pritiska vlažne pare odgovarajuće temperature •. U tom slučaju na slobodnoj površini vode dolazi do isparenja sve dok se parcijalni pritisak ne poveća do pritiska ključanja. Isparavanje pri temperaturi ključanja nastaje po celokupnoj masi tečnosti dok isparavanje ključanja odgovarajućeg
64
pri nižim temperaturama nastaje samo na slobodnoj površini vode. Prema tome ključanju vode uvek prethodi isparavanje. Kako je napred
rečeno,
sa
povećanjem
pritiska razlika
specifičnih zapremina suve zasićene pare i tečnosti cv':v'), koja odgovara horizontalnim odsečcima B-C i B1-C1, smanjuju se. Pri nekom pritisku za odredjenu tečnost ta se razlika svodi na nulu, tj. krive II i III se spajaju u tački K. Ta se tačka zove kritična tačka. Njoj odgovaraju kritični pritisak Pk i kritična temperatura Tkr, kao i kritična specifična zapremina Vk, koji karakterišu kritično stanje. Kod kritičnog stanja razlika izmedju pare i tečnosti ne postoji. Kritična temperatura je maksimalno moguća temperatura tečnosti i njene zasićene pare. Kod temperatura većih od kritične moguće je postojanje samo pregrejane pare. Svi gasovi su u suštini pregrejana p~ra. Ukoliko je viša temperatura gasa datog pritiska ili ukoliko je niža njena kritična temperatura, utoliko je on bliži po svojim svojstvima idealnom gasu, kao što su vodonik, azot, ugljenmonoksid, vazduh i dr., kod kojih je Tkr manje od 0°C. Za vodu je: Tkr Pkr
= 374,15°C =
222 bar.
Prema tome, površina odredjena s leve 9trane krivom II a sa desne strane krivom III predstavlja u koordinatnom sistemu - V, P, oblast smeše pare i tečnosti, koju deli kriva II od tečnosti a kriva III od pregrejane pare. Zbog toga krive II i III nose naziv granične krive, i to krive II-donja granična -.kriva, -a-kriva .. III-gornja- granična -kriva. Specifična
zapremina vlažne pare
l
Kako je vlažna para smeša pare i vode to joj se sastav odredjuje težinskim sadržajem pare x u l kg, smeše, zvanim stepen suvos"Ci ili težinskim sadržajem tečnosti u l kg. smeše
65 l - x, zvanim stepenom vlažnosti pare. Specifična zapremina vlažne pare Vx stanja u tački E jednaka je zbiru zapremina x . " kg suve pare specifične zapremine V i (l - x) kg tečnosti, specifične zapremine V' tj: Vx = x.V " + (1-x)V ' = V' + x(V " nalazi stepen suvosti pare:
'X
Vx-V ' =
h
_____.-.. v -v
4
ili stepen vlažnosti l -:"X-=
Stepen ničnoj
V' ), odavde se
v"-Vx v
n
-V
,
EC' BC
=-
suvoće x menja se od O do 1 tako da je na donjoj grakrivoj x = o, a na gornjoj graničnoj krivoj x = l.
Tablica 13 - Zavisnost temperature ključanja vode od apsolutnog pritiska Temperatura Pritisak kljuaanja bar Tk-C I o,~
1,0 2,0 570 6,0 8,0 10 12 14 16 20 25
2 59,7, 99,1· 119,6 151,1 15821 169,6 179 187 194 200 211,4 223
Sadrža~ toElote tečnosti iv pare
u kJ/kg .
2 250 415 500 635 662 715 755 790 825 850 900 955
i u kJ/kg ~
2600 2675 2695 2735 22~5
2765 2770 2775 2785 2780 2790 2795
Specifične
toplote isparavanja r u kJLkg
s
2350. 2260 2195 2100 2Q80 2050 2015 1985 1960 1930 1890 1840
66
30 35 4-0 4-5 4-9 59 69 78 98 137 177 186 222
233 24-1,424-9 256 263 274284 293 309 335 355 364374-
1004104-0 1080 1ll0 ll4-0 1210 1250 1300 1395 1550 1710 1800 2110
--
2799 2795 2795 2790 2780 2775 2?65 2750 2725 2630 2515 24-30 2110
1795 1755 1715 1680 164-0 1565 1515' 14-50 1330 1080 805 630
o
Primeri za vežbu! l. primer: Odrediti ukupnu kol~činu toplote potrebnu da se od jednog kilograma vode za napajanje kotla, temperature 0°C proizvede suva zasićena para pritiska 6 ata.
U tablici za zasićenu vodenuparu naćićemo, da je za pritisak od 6 bara sadržaj toplote vode iv - 665 kJ/kg i specifična toplota isparenja r = 2080 kJ/kg • Ukupna utrošena toplota biće: Q = iv + r;
Q = 665 + 2080 = 2.74-5 kJ/kg
-2. primer: Parni kotao se nap aj a vodom temperature ll0°C. Kolika je količina toplote potrebna da bi se ispario l kg. vode pritiska 35 bara.
U tablici za zasićenu vodenu paru naćićemo, da je za pritisak od 35 bara sadržaj toplote iv = 104-0 kJ/kg ar= 2795 kJ/kg,te je: Q =-iv-+ r;
Ova bi
koxičina
Q = 104-0 + 279
=
3.835 kJ/kg
toplote bila utrošena da_je napojna voda bila.
J
67 temperature 0°C. Pošto je napojna voda temperature 110°0 imala sadržaj toplote 460 kJ/kg, to će utrošak toplote biti:
Q = 3835 - 460 = 3-375 kJ/kg PODELA PARNIH KOTLOVA
Parne kotlove delimo na sledeće konstruktivne oblike ili sisteme: - obične valjkaste kotlove; - kotlove sa plamenim cevima; - kotlove sa grejriim cevima; - kombinovane kotlove; - kotlove sa vodogrejnim cevima; - ekranisane kotlove - kotlove posebnih konstrukcija - kotlove grejane el.strujom Navedeni sistemi parnih kotlova dele se na
različite
tipove. Prema nameni i načinu ugradnje, parne kotlove delimo na: stabilne, polustabilne i pokretne. Prema
veličini
pritiska u kotlu, parne kotlove deli•
mo na: -
kotlove kotlove kotlove kotlove kotlove
najnižeg pritiska, niskog pritiska srednjeg pritiska visokog pritiska najvišeg - do kritičnog pritiska - kotlove sa nadkritičnim pritiskom
od od od od
1,5-6 bar ..../ 6 - 25, bar v/ 25 - 64 bar . / 64 - 125 bar
r/
od 125 - 222 bar
/
oči 222 - 360 bar.
j ·
Prema sadržaju vode, parni kotlovi se dele na: - kotlove sa velikim sadržajem vode; - kotlove sa malim sadržajem vode.
68
Proizvodnja pare kotlova sa velikim sadržajem vode iznosi od 15 do 30 kg/m2h (zagrevne površine). U ovu grupu kotlova spadaju: obični valjkasti kotlovi, vertikalni kotlovi, kotlovi aa plamenim cevima, kotlovi sa grejnim cevima i kombinovani parni kotlovi. Proizvodnja pare kotlova sa malim sadržajem vode iznosi od 30-100 kg/m 2h. U ovu grupu spadaju: kotlovi sa kosim (nagnutim) vodogrejnim cevima i kotlovi sa strmim vodogrejnim cevima.
P ARNI KOTLOVI SA VELIKIM SADRŽAJEM VODE Obični
valjkasti kotlovi
Na slici 21 prikazan je podužni presek ovog kotla. Kotao· je u obliku valjkastog suda. Dužina kotla dostiže i do 10 metara. Prečnik kotla iznosi do 2,5 met. Vodena ivica se nalazi na 3/4 D. Kotao se postavlja pod malim nagibom prema dim-
Sl 21
69 njaku radi boljeg odmuljivanja. Ima veliki vodeni i parni prostor. Podnosi neravnomerno opterećenje. Lako se čisti. Voda za napajanje kotla može biti lošijeg kvaliteta, neomekšana. Loše su mu strane: velike dimenzije, mala zagrevna površina, slaba cirkulacija vode, nagomilavanje kamenca na dnu kotla, iznad rešetke na mestu najvećeg isparavanja. Specifično isparenje pare. je malo i kreće se od 6 do 8 kg/m 2h. Plašt kotla se neravnomarno zagreva, što dovodi do pucanja šavova ili zakivaka. Rad ovog kotla je neekonomičan i on se više ne proizvodi. Stepen iskorišćenja iznosi oko 50%. Ima grejnu površinu do 20 m2 • Radni pritisak 1,5-6 bar.~ Činjeni su pokušaji rada i sa kombinovanim valjkastim kotlovima. Sastojali su se od tri bojlera. Nisu postignuti nikakvi rezultati, te se odustalo od dalje proizvodnje.
Na sl.21 su date sledeće oznake: l- manometar, 2- vodokazno staklo, 3- priključak za ventil.sigurnosti, 4- prikljuČak za odvod pare, 5- rešetka, 6- pepeljara, 7- cev za odmuljiv~je,/ 8- šiber za dimne gasove, 9- n~pajanje. Kotlovi sa plamenim cevima To su obični cilindrični kotlovi u koje su ugradjen~ plamene cevi. Cevi su ugradjene u vodeni prostor kotla, a može ih biti: jedna, dve ili tri. Plamene cevi su prvobitno bile glatke. Zbog uticaja toplote, ~emajući mogućnosti za širenje, one su se krivile. Ugradnjom talasastih plamenih cevi povećan~ je grejna površina kotla i omogućeno je lakše širenje cevi usled dejstva toplote. Talasaste cevi su izradjene po Morisonovom i Foksovom sistemu. Foksove cevi su znatno kruće i redje d~lazi do njihovog loma. c};ornvalski parni kota0
L
~
Kotao je predstavljen u podužnom preseku na slici 22.
?O Ovaj parni kotao ima jednu plamenu cev prečnika 0,6 do l m. Dužina kotla dostiže i do 10 m, aprečnik od 1-2,5 m. Ložište se nalazi u plamenoj cevi. Dimni gasovi razvijeni u loži-
Slika 2! .2 2.
š·cu prolaze duž plamene cevi, to je prvi promajni kanal. Zatim idu preko pregrejača pare (ukoliko ga kotao ima) i skreću sa desne strane bojlera, to je drugi promajni kanal. Ova strana bojlera je bliža plamenoj cevi te se izmedju nje i plamene cevi obrazuje područje isparavanja vode. Dalje, dimni gasovi skreću u III promajni kanal, sa leve strane bojlera i na kraju kotla odlaze u dimnjak. Plamena cev je ekscentrično postavljena prema horizontalnoj i vertikalnoj osi kotla, radi bolje cirkulacije vode. Vodena ivica se nalazi na 10 do 15 cm iznad temena plamene cevi. Grejna površina kotla dostiže do 100 m2 , pritisak do 20 bar, specifična proizvodnja pare iznosi do 20 2 kg/mh. v Napaja se lošijem vodom.Pristupačan je za opravku, čišćenje kamenca i pepela. Daje suvu paru. Loše su mu strane: mala grejna površina, slaba cirkulacija vode, gornji delovi kotla i plamene cevi su više zagrejani od donjih, nejednako, širenje konstrukcije, što dovodi do deformaci~e, zauzima veliki prostor, troši kvalitetniji· ugalj.
71 Na dnu cevi stvaraju se naslage pepela, što otežava prenos toplote. Na slici 22 date su sledeće oznake: l - manometar; 2 - vodokaz~o staklo; 3 - paroskupljač; 4 - rešetka; 5 - cev za otakanje mulja; 6 - napajanje. cama je kanali.
Na slici 23 dat je poprečni presek ovoga kotla. Strelioznačen smer cirkulacije vode. I, II i III su promajni
Sl. 23
Lankaširski parni kotao ........ ~-.~~-
Poprečni
presek ovoga kotla prikazan je na slici 24. Sličan je Kornvalskom parnom kotlu. Razlika je u tome što ovaj kotao ima ugradjene dve plamene cevi. Obe plamene cevi su postavljene ekscentrično u odnosu na horizontalnu osu kotla. Ovo je učinjeno radi toga da bi se postigla.bolja cirkulacija vode. Plamene cevi su razmaknute za najmanje 250 mm, kako bi se omogućilo či~ćenje kotla. Ložište je unutrašnje. Nalazi se u plamenim cevima, na početku. Plamen i vreli dimni gasovi kreću s~ kroz obe plamene cevi, zagrevajući više gornje od donjih površina. Izlaskom iz
72
Sl. 24-
plamenih cevi dimni gasovi zagrevaju pregrejač u dimnoj komori. Iz dimne komore dimni gasovi skreću u drugi promajni kanal zagrevajući doboš sa leve strane, krećući se u suprotnom smeru u odnosu na prvi promajni kanal. U blizini čela kotla, dimni gasovi skreću u treći promajni kanal, zagrevajući desnu stranu doboša i na kraju odlaze u dimnjak. Kotlovska voda se najpre zagreje u predelu izmedju plamenih cevi, te se mešavina vode i pare podiže uvis. Smer cirkulacije vode je označen na slici 24-. Ona je slaba, jer je voda na dnu kotla hladnija.
~ +-· .
NOR/SE!!__.-+ .
~
~~
~ Sl. 25
73 Ovi kotlovi daju uglavnom paru za-tehnološke svrhe. Imaju dužinu do 10 m, prečnik doboš a iznosi do 2, 5 m, grej na 2 površina Lankaširskih kotlova iznosi do 150 m , pritisak-pa2 re do 20 bara i specifičnu proizvodnju pare do 25.kg/m h. Da bi se povećala grejna površina i ubrzala cirkulacija vode, u plamene cevi se poprečno ugradjuju vodogrejne cevi manjeg prečnika. Ove poprečne vodogrejne cevi su zakrivljene da bi lakše podnele ist~zanje. Poprečni presek ovih cevi prikazan je na slici 25. Parni kotlovi sa grejnim
cevi~a
Ako se na mesto plamenih cevi u vodeni prostor kotla ugradi 50, 100-i više cevi prečnika ?0-100 mm, dobija se kotao sa grejnim cev~ma. Kroz grejne cevi struje dimni gasovi a okolo je voda. Na ovaj način se postiže bolje korišćenje toplote dimnih gasova i veća grejna površina kotla. Grejne cevi se uvaljuju (valcuju) u nešto ispupčeni prednji i zadnji cevni zid. Grejne cevi mogu biti rasporedjene podjednako u celom vodenom prostoru kotla ili u dve grupe. Raspored u dve grupe je bolji jer je unutrašnjost kotla pristupačnija za čišćenje i opravka. Ovi kotlovi mogu biti sa unutrašnjim ili donjim ložištem. Na slici 26 predstavljen je podužni i poprečni presek kotla sa grejnim cevima i donjim ložištem. Vreli dimni gasovi prvo opla-
l 2
Sl. 26
74juju plašt kotla sa donje strane, na kraju kotla iz dimne komore ulaze u grejne cevi i imaju suprotni tok. Izlazeći iz grejnih cevi, na čelu kotla opet menjaju smer i greju gornji deo kotla, odnosno parni prostor. Toplotno je opterećen najviše lim doboša u predelu rešetke i vatrenog mqsta. Na ovom delu kotla ne sme biti šavova ili zakivaka. Ako je voda za na.pajanje kotla tvrda, na ovom delu se najviše obrazuje kamenac, zbog
pojačanog
isparavanja. Takodje, ovde se skuplja'i kamenac
koji opada sa grejnih cevi. Kotao ima tri promajna kanala. Grejna površina kotla dostiže do 200 m2 , specifično isparenje do 20 kg/m 2h pritisak do 15 bara. Dužina kotla iznosi do 5 m, a
prečnik
doboša do 1,5 m.
Loše strane kotla su: čvrsta konstrukcija kotla, nejednako širenje pojedinih delova kotla, što dovodi do pucanja cevi na mestu valcovanja ili varenja. Na slici 26 su date sledeće oznake: l - manometar, 2 vodokazna stakla, 3 - prednja dimna komora, 4- - zadnja dimna komora, 5 - cev za odmuljivanje, 6 - rešetka, 7 - pepeljara, 8 - cev za napajanje. Lokomobilski parni kotao
~
Spada u grupu jednostruka kombinovanog kotla. Plamena i grejne cevi su medjusobno povezaneičine jednu celinu. Prvo je ugradjena jedna plamena cev, a u nastavku su grejne cevi.
Sl. 27
75 Lokomobilski kotao može biti tipa lokomotive i tipa sistema cevi za izvlače~je. Na slici 27 i 28 je prikazan kotao drugog tipa.Stariji kotlovi su imali kratku plamenu cev a duge grejne cevi. Zbog,toga je prednji cevni zid trpeo veliko toplotno opterećenje, te je dolazilo do deformacija i kvarova. Sada se ugradjuju talasaste plamene cevi približne dužine kao i grejne cevi. Grejne cevi se uvaljuju (valcuju) u prednji i zadnji cevni zid. Oko 10% grejnih cevi imaju zidove debele od 6-8 mm. Ove cevi se učvršćuju u prednji i zadnji cevni zid pomoću navoja i služe kao kotve - ankeri. Pri pričvršćivanju sistema cevi za omotač kotla, mora se postaviti zaptivač i izvršiti pažljivo pritezanje. Ložište je unutrašnje. Vreli dimni gasovi se kreću kroz plamenu cev, udaraju u prednji cevni zid i ulaze u grejne cevi. Izlaskom iz grejnih cevi, ulaze u dimnu komoru, zagrevaju pregrejač pare (ako ga ima) i odlaze u dimnjak. Kotao se loži otpacima drva i ugljem. Kotao se koristi za pokretanje parnih valjaka, vršalica, strugara i sl. Prečnik plamene cevi iznosi od 0,7-1,5 m. Grejna površina kotla dostiže i do 120 m2 • Specifična proizvodnja pare iznosi do 20 kg/m 2h. Kotao radi sa· pritiskom do 15 bar. Nije ekonomičan, ima samo jedan dimni ka-
Sl. 28
76 nal, te dimni gasovi napuštaju kotao sa temperaturom 300-350°C. Oznake na sl.27:1 - manometar, 2 - plamena cev, 3 - rešetka, 4 - grejne cevi, 5 - dimna komora.
Sl. 29 J..okomobilski kotao tipa lokomotive: sličan je lokomotivskom kotlu. Manjih je dimenzija. Zbijene je konstrukcije. Ima veću zapreminu ložišnog prostora. Loži se lošim gorivom, drvenim otpacima, tresetom i slamom. Grejna površina kotla dostiže do 50 m2 • Kotao radi sa pritiskom do 10 bar, ima ugradjenih 25-100 grejnih cevi. Na slici. 29 prikazan je lokomobilski kotao TPK. Na slici 28 prikazan je lokomobilski kotao sa cevima koje se
izvlače.
Lokomotivski parni kotao
/
To je specijalno kombinovani parni kotao. Spada u grupu jednostruka kombinovanih kotlova. Podužni presek ovoga kotla prikazan je na slici 30. Sastoji se iz dva dela vezanih u jednu celinu, tj. od stojećeg kotla i od ležećeg kotla. Ima unutrašnje ložište. Ložište se nalazi u stojećem kotlu i ono je u obliku P.rizme. Zidovi ležišta su bili kod starijih kotlova od
7?
bakra, dok se danas izradjuju od čeličnog lima. Bakar se upotrebljavao zbog toga što je dobar provodnik toplote, lako se savija i na njemu se manje hva:ta kamenac~ Zidovi stoje6eg kotla su izloženi velikom toplotnom opterećenju i pritisku vode i pare. Zato se učvršćuju sprežn;jacima za ravne zidove. Tavan ložišta je učvršćen tavanskim sprežnjacima. Da bi se obezbedio tavan ložišta od pregrevanja zbog nestanka vode u kotlu, ugradjuju se jedan do dva olovna osigurača. Oni su uvrnuti u tavan ložišta. Ležeći kotao je valjkastog oblika. Jednom stranom je vezan za stojeći kotao. Ima dva cevna zida. Dve trećine prostora ovog kotla zauzimaju grejne cevi. Kroz njih prolaze vre1 li dimni gasovi a okolo je voda. Njihov raspored je takav da mehuri pare imaju slobodan~prolaz;-Dužina~grejnih cevi jednaka -·'"
---
je dužini kotla. To su bešavne (Manesmanove) cevi. Njihov broj se kreće od 120-300 komada. Donji redovi grejnih cevi su preč nika 40-50 mm, a gornja dva do tri reda grejnih cevi imaju preč nik oko 140 mm. U njih se ugradjuju c~vi Šmitovog pregrejača pare. Sve grejne cevi su uvaljana (uvalcovane) u prednji i zadnji cevni zid. Kretanje vrelih dimnih gasova: vreli dimni gasovi, razvijeni u ložištu, udaraju u plameni most, predaju deo toplote mostu i zidovima stojećeg kotla. Zatim struje kroz dimne cevi i na kraju izlaze u dimnu komoru i dimnjak. Temperatura dimnih gasova na izlazu iz kotla iznosi 350-400°0. Dimnjača služi za pojačavanje· "promaje. Izradjena vodena para pritiska 1,1 bar
78 pomoću
duvaljke se izbacuje kroz dimnjaču, ona povlači dimne gasove i izaziva jače strujanje vazduha kroz rešetku. U dimnj ači se taloži gar. U plamenom mostu se akumulira toplota i ona utiče na brzo sagorevanje goriva, štiti prednji cevni zid od pregrevanja i izaziva vrtloženje gasova radi boljeg sagorevanja isparljivih sastojaka i bolje predaje toplote grejnoj površini kotla. Dobre strane kotla: lako i brzo se priprema za pogon. Zbijene je konstrukcije. Napojna voda može biti lošijeg kvaliteta. Loše strane kotla: kruga konstrukcija kotla utiče na česta curenja vode i duvanje pare na mestu uvaljivanja cevi. Otežan je unutrašnji pregled i čišćenje kotla. Grej na pov;šina kotla s.e kreće do 300 m2 • Specifično isparavanje iznosi od 40-60 kg/m2h. Pritisak u kotlu se kreće od 9-13 bar. Oznake na sl.30: l - manometar, 2 - vodokazna stakla, 3 - ventil sigurnosti, 4 - dimnjak.
f)
Ve~ikalni parni kotlovi~ To su mali kotlovi, proizvode paru za parne čekiće, za manje pumpne stanice, sušare ili služe kao pomoćni kotlovi na brodovima. Upotrebljavaju se i za parno grejanje. U zadnje vreme ovi kotlovi se upotrebljavaju na gradilištima za proizvodnju pare radi grejanja pri betoniranju n~ niskim temperaturama. Lako se prenose na mesto upotrebe. Imaju unutrašnje ložište. Lože se ručno sa mrkim ili kamenim ugljem. Ima ih koji se lože naftom a rad im je potpuno automatizovan, rade bez stalne posade. Ako služe za parno grejanje onda proizvode paru pritiska od 0,2 do l bar. Vertikalni presek ovoga kotla sa grejnim cevima prikazan je na slici 3l.Grejne cevi su uvaljana ili zavarene u cevne zidove. Pri osnovi, u visini p~og cevnog zida,
79
kotao ima rasporedjena troja vrata radi čišćenja. Izolovan je i obložen limom. Grejna površina kotla se kreće do 25 m2 • Pritisak u kotlu iznosi do_l5 bar, a specifična proizvodnja pare dostiže do 2o kg/m2h. Oznake na slici 31: l - klapna za dimne gasove, 2 manometar, 3 - vodokazna stakla, 4 - ventil sigurnosti, 5 ložište, 6 - pepeljara. Na slici 32 i 33-prikazani su stojeći parni kotlovi sa vodogrejnim cevima proizvodnje PPK. Kotlovi se sastoje od dva plašta, izmedju kojih se nalazi u donjem delu voda, a u gornjem para. U unutrašnjosti plašta zavareno je nekoliko poprečnih malo koso položenih vodogrejnih cevi i to naizmenično pod uglom od 90°. Spoljni plašt kotla sastoji se iz dva dela, spojenih prirubnicama. Demontažom gornjeg plašta, vodeni prostor i vodogrejne cevi su pristup~čni za čišćenje i opravku. -TPK. gradi ove kotlove sa unutrašnjim ložištem, ravnom rešetkom ili gorionikom ili donjim ložištem sa kqsom nepokretnom rešetkom. Glavne karakteristike: grejna površina kotla od 16-30 m2 , površina rešetke od 1,1-2;1 m2 , radni pritisak od 1-13 bar, kapacitet od 300-480 kg/čas.
Sl. 31
80
Sl. 32 i 33
BRODSKI
CILINDRIČNI
KOTAO
T.P~K.
BRODSKI CILINDRIČNI KOTAO T.P.K.
~
Ozn~.kc na sl : 1 - paroskupljač, 2 - doboš kotla, 3 - dimne ccvi, 4 - dimna povratna komora, S - rešetka i 6 - plamena cev.
Sl. 34
Sl. 35
81
Sl. 36
Kotao se sastoji iz kratkog cilindričnog doboša, jedne, dve ili tri plamene cevi sa povratnim dimnim komorama i snopova dimnih cevi ugradjeni sa malim nagibom. U dimnim cevima smešten je pregrejač pare. U plamenim cevima ugradjena su loži.šta sa ravnim nepokretnim rešetkama ili gorionici za loženje tečnim gorivom. Karakteristike kotla: -
spoljni prečnik doboša dužina doboša prečnik plamenih.cevi grejna površina kotla radni pritisak specifična proizvodnja pare
1700-3400 mm 2600-3300 mm 700/800-1100/1200 mm . 32;..160 m2 5-16 bara 25-30 kg/m2h
Kotao je prikazan na slikama 34, 35 i 36.
82
BRODSKI SEKCIONI KOTAO
Sl. 37 Prikazan je na slici Proizvodi ga fabrika
37. · 11
Djuro Dj aković 11 •
Karakteristike kotla: - grejna površina 300 m2 proizvodnja pare 0,5-24 t/h radni pritisak 6-9 bara
83 - stepen iskorišćenja 85% - opterećenje ložišta 3 1 000.000 kJ/m3h izlazni gasovi 300°0 BKG-kotao Proizvodi ga Tvornica parnih kotlova Zagreb. Sastoji se od cilindričnog ležećeg doboša, plamene cevi,.dimnih cevi, prednje i zadnje dimne komore. Loži -se tečnim ili gasovitim gorivom. Ima tri dimna kanala. Dimni gasovi struje kroz plamenu cev do zadnje dimne komore, skreću u dimne cevi i struje do prednje dimne komore, odakle skreću u bočne snopove dimnih cevi, struje ka zadnjoj strani kotla i odlaze u dimnjak. Ovaj kotao proizvqdi tehnološkll paru, toplu i vrelu vodu. Donja promaja je prinudna, ložište i dimni kanali su pod pritiskom ventilatora koji ubacuje vazduh za sagorevanje. Na slici 38 dat je poprečni presek kotla BKG, a na slici 39 podužni presek kotla BKG.
Sl. 38
6~ "TS
.. a
•
1l
i
l
l"TJ l
h . i !
iIll
- Jron.OVI BICG
lVeličina kotla
BKG-15
m;
OgrijeYIII povrtina
Dozvoljen tWc
bar
malcslmalno tnjno ~para nol'lllllno ' mablma1no tnjno ~-para normalno mablmalno ltajno Toplirlski ućlnllac normalno 1\>tmlnla Jomor alia malcslmalno lnlino cca
tgh tgh tgh kg h
. Ji
~\'Ode kod aednjeg wođostaja
tgh m; m; t
llrupau saddlj kotla blob bez \'Ode, cca T-. NazmUproa;ero4>odapue
MJ/h .MJ/h
za Sbar
za l l bar Nuiml ~odwođa pue Naztml promjer ckwođa DlpOjne 10đe (lllia pumpi) A - dDiiDa blob B - 5rlna blolca e - .tsinablolca(bezarmatme) D- ~kotla 'lli E - dužina kotla D: F - du!ina poatolja G - p()JoDj simetral!: kotla 111 H - wisina prildjučka dimnjaka l - poloDj dimnjaka 2 d - promjer dimnjaka K - prostor za izUačenje djni
...
~---
DUD·
mm mm mm nm
mm mm mm mm mm
mm mm mm
mm
'-------
so
BKG-20 6S
BKG-25 80
KG-30 100
BKG40 11S
BKG-50 145
BKG-60 170
BKc;.g() 230
BKG-100 290
8113 (na up t.l6, 20 25) 1700 13SO 1SOO 1200 4.000 3.200 120 3~S
4,60 9,8 80 80 40 ' 547S 2200 2440 1700 46SS 4JOS 900 2265 235 3SO 3550
2300 18SO 2000 1600 S.200 4.200 160 S,l9 6,14 11,8 100 100
2500 22SO 2SOO 2000 6.700 5.300 200 S,39 6,41 12,6 100 100
3SOO 2800 3000 2400 8.000 6.400 23S 7,50
91>7 IS ,S 12S 12S
so
so
so
S64S 2500
S89S 2500
2690 19SO
2690 19SO 494S 4S3S 1100 2540 2S8 400 3800
6615 27SO 2920 2150 SS6S 5125 1200 2770 308
469S
4285 1100 2S40 258 400 3550
4500 3600 4000 3200 10.700 8.500 3JS· 7,84 9,52 16~
12S 125
so 6915 27SO 2920 21SO S86S 5425; 1200 2770 308
soo
soo
42SO.
4S50
S700
6800
4600
S400
sooo
6000 4800 16.000 12.800 470 11,6 13,8 22,4 ISO ISO
4000
13.400 10.700 390 10,5 12,5 22,7 ISO ISO 6S 726S 3100 3260 2450 606S 5500 1350 3110 360 62S 4550
6S
776S 3100 3260 24SO 6S6S S91S
1350 3110 360 625
soso
9200 7400 8000 6400 21.000 17.000 620 16,5 19,6 32 200 ISO 6S 8600 3400 3S60 27SO 7400 6700 !SOO 3410 430 800 S800
11500 9200 10000 8000 26.600 21.000 780 18,1 21,7 36 200 200 80 9SOO 3400 3560 27SO SISO 7600 1500 3410 430 800 6550
CXl \11
86
Kotao TE-12
·-------------
Proizvodi ga "Termoelektro" - Beograd. Preseci kotla dati su na sl. 40 i 41. Kotao je sastavljen od bubnja sa ravnim dancima, u koje je uvarena talasasta plamena cev sistema FOX, a iznad nje su uvaljena tri snopa dimnih cevi. Sa zadnje strane kotla uvarena su tri skupljača koji su medjusobno spojeni ekranskim cevima. Bubanj je potpuno zavarene konstrukcije. Bubanj je snabdeven sa tri otvora za ulaz čoveka, koji dozvolja~aju prilaz Prud B-B·
:• :
Prpsrk C-C
.
~·:.·.. :. _:.:.:::~~ :~ ~::.::-.:}!
Sl. 40 u parni prostor i u obe bočne strane bubnja, što omogućuje mehazagrevnih površina sa vodene strane. Plamena cev se sa prednje strane produžuje za oko 600 mm i u nju se smešta ravna rešetka, tako se postiže veća zagrevna površina plamene cevi, kao i veći volumen ložišnog prostora, čime se znatno poboljšava sagorevanje goriva i povećava prenos toplote. Dimni gasovi odlaze iz plamene cevi u zadnju dimnu komoru i prolaze kroz srednji snop dimnih cevi do prednje dimn~ komore. Tu se. dimni gasovi dele i kroz bočne snopove dimnih cevi vraćaju u zadnju dimnu komoru. Ekrani u zadnjoj dimnoj komori služe i za nošenje"pregradničko čišćenje
87 nog zida izmedju druge i treće promaje. Pregradni zid izradjen je od vatrootpornog lima i oslonjen je na cevi sastrane treće promaje. Osiguranje limova izvedeno je putem pločica sa zarezom navarenih na ekranske cevi. U zareze se ubacuju metalni klinovi. Prostor izmedju lima i cevi ispunjen je šamotnimmalterom. Kotao se· loži mrkim ugljem ili mazutom. Ima grejnu površinu 80 m2 ,proizvodnja pare iznosi 1600-3200 kg/h, radni pritisak 8 bara.
Sl. 41 Plameno dimocevni. kotao stimblok Sastoji se od doboša·, plamene cevi i tri snopa dimnih cevi. Ima tri promaje. Loži se tečnim gorivom. Dimni gasovi idu duž plamene cevi, po z adi kotla pregrade u dimnoj komori skre.ću gasove u donji. snop cevi, to je druga promaja. Na prednjoj strani kotla u dimnoj komori gasovi skreću u bočne snopove dimnih C?vi. ·. To je treća promaja. Kotao je prikazan na slici 42. Ima instalaciju za sagorevanje mazuta i zemnog gasa. Regulisanje rada kotla vrši se termičkom automatskom komandom.
88 Regulator paljenja omogućava paljenje mazuta 20''posle paljenja butana, ako je temperatura mazuta veća od 85°C , normalan rad pumpi za napajanje, pumpi za mazut i ventilatora primarnog vazduha. U slučaju nestanka plamena fotoćelija u roku od l"preko elektromagnetnog ventila zatvara dovod mazuta. Regulator pritiska pare utiče na regulacioni ventil za mazuta i položaj klapni za primarni vazduh. Kod maksimalnog pritiska pare isključuje dovod mazuta.
povraćaj
Prekidač za vazduh- presostat, dobija impuls.iz vazdušnog kanala , sprečava paljenje mazuta ili dovod mazuta, ako pritisak vazduha nije dovoljan. jača
Termostati'za mazut, ugradjeni su 3 komada izmedju dogremazuta i gorionika, regulišu temperaturu mazuta, i to: ~ preko električnih grejača - preko parnih grejača isključuju gorionik ako je temperatura mazuta ispod 85°C Regulator nivoa vode u bubnju pomoću plovka: - reguliše položaj ventila za napajanje kotla - kod maksimalnog vodostanja isključuje pumpu -·kod minimalnog vodostanja uključuje rezervnu napojnu p umpu - kod minimalnog vodostanja isključuje pumpu za mazut Sigurnosne elektrode u bubnju, kao druga mera sigurnosti
deluju: - kod maksimalnog vodostanja, isključenje napojne pumpe kod minimalnog vodostanja, isključenje,pumpe za ·mazut
89
Sl. 42
Sl. 43 - Vodom hladjena skretna komora sa ugradjenim pregrejačem pare kotla Stimblok
TABUCA BR. 19 - KARAKTERISTIKE STIMBLOK KOTLOVA b: Kotoo 1 d,. pWMnico
a: Kotao 1 jednom plamenicom
np Kapacitet parni Kapacitet toplinski Ukupna dW:ina Ukupna Yisina Sirina o!Mra Prostor za izmenu ceri Ukupna netto te!. kod l Obam l'ogonska tetina (sa vodom) Paml priključak kod l Obara Priključak >Ode Prildjueak ulja Priltljueak dimn·w Temperatura pregrijanja Donoljenl prillsak
900
kg h
GH/h A
e D G t t
NO NO NO NO oc bara
9000
20 6850 3400 3150 3600 25 38 250 80 40 SS0680
1000 10000 23 7010 3400
3150 3600
25
38 250 80 40
5S0150
1100 11000 26 7110 3650 3250 4000 . 25 38 300 80 40 S50850
1200 12000 28 7190 4650 3250 4000 25 40 300 80
1300 13000 3C 7190 3650 3250 4000 25 41 300 80
1400 14000 33
!SOO !SOOO 35
8800
8800
38SO
3300 4000 36 64
3950 3400 4000 38 6S
80
80
40
40
so
so
6008SO
600850
600850
6008SO
1700 17000 40 9100 4150 3600 4000 40 67
1800 18000 42 9200 4350 3700 4500 42 68
1900 19000 45 9500 4550 3800 4500 44 72
80
80
100
so
so
so
700900
700900
700900 do400 .do 20
1600 16000 37 8900. 4050 3500 4000 39 66
2000
2200
46 75
2100 21000 49 9800 4SSO 3900 4800 47 76
tOO
too
100
tOO
100
so
so
so
so
so
20000 47 9700 4550 3900 4WO
22000 52
2803 2300 S4
9900
9900
4SOS 3900 4800 48 77
4550 3900 4800
so
\.0
o
77
700900 7SO tOOO · 750 tOOO . 7SO tOO . 800 tOO
~·-·--·
91
c;BINOVAN~ -~ Sastoje se iz dva kotla ugradjenih jedan iznad drugoga ili jedan ispred drugoga. Oba kotla mogu biti sa plamenim cevima, ili je donji sa plamenim cevima a gornji sa grejnim cevima. K~mbinacija se vrši radi povećanja grejne površine, uštede goriva i uštede u prostoru za smeštaj kotla. Ovi kotlovi nisu osetljivi na nagle promene u potrošnji vodene pare. Tišbajn parni kotao Kombinovan je od dva kotla i to donjeg sa plamenim cevima i gornjeg sa grejnim cevima. Podužni presek ovoga kotla prikazan je na slici 44. Donji i gornji kotao imaju svoje posebne parne prostore. Parni prostori oba kotla su povezani sa jednom širom cevi, označenom na slici sa 2 •. Oba kotla imaju svoja vodokazna stakla. Voda za napajanje se ubacuje u gornji kotao. Kada dostigne najviši dozvoljeni nivo, voda se preliva u cev l i pada u donji kotao. Donji kotao ima i sopstveni vod za napajanje, koji služi kao rezerva. Sve što je rečeno o dobrim i lošim stranama kotlova sa plamenim i grejnim cevima važi i za ovaj kotao. Kombinacija se vrši radi dobijanja veće grejne površine i postizanja ekonomičnijeg rada.
92 Kotao ima unutrašnje ili prednje ložište. Vreli dimni gasovi se kreću kroz plamene cevi, skreću u dimnoj komori i ulaze u grejne cevi gornjega kotla. Izlaskom iz grejnih cevi dimni gasovi se kreću sa spoljnih strana oba kotla, i na kraju odlaze u dimnjak. Kotao sagoreva sortirane ugljeve. Loži se mrkim ugljem. Grejna površina kotla dostiže do 400 m2 • Pritisak u kotlu kreće se do 15 bara. 20 kg/m~.
Specifična
proizvodnja pare iznosi oko
Na slici 44 date su sledeće oznake: l - prelivna cev za vodu, 2 - cev za paru, 3 - rešetka, 4 - dimna komora, 5 vodokazna stakla donjeg kotla, 6 - vodokazna stakla gornjeg kotla, 7 - manometar, 8 - paroskupljač. Ferbern pr:_rni kotao
.J
Kombinovan je od dva kotla. Prednji kotao je sa plamenim cevima, a zadnji kotao je sa grejnim cevima. Kotao ima unutrašnje ili prednje ložište. Dimni gasovi iz ležišta kreću se kroz plam~ ne cevi, ulaze u dimnu komoru 2, udaraju u cevni zid zadnjeg kot-
Sl. 45
la.i ulaze u grejne cevi. Izlaskom iz grejnih cevi, dimrli gasovi menjaju smer, krećući se prvo sa jedne spoljne strane kotla, potom prelaze na drugu stranu kotla i odlaze u dimnjak. Podužni presek ovdga kotla prikazan je na slici 45. Sa l je označen ot-
93 vor za ulazru{ u dimnu komoru 2, radi čišćenja i opravke kotla. Sa 3 je označen otvor za izbacivanje pepela.Loše strane kotla su: kruta konstrukcija i nemogućnost slobodnog toplotnog širenja. Ovo izaziva deformacije cevnih zidova i cevi. Loži- se sortiranim mrkim ugljem, jer ima mali ložišni prostor. Grejna površina kotla dostiže do_ 400 m2 • Pritisak u kotlu iznosi do 15 bara.
Spe_ci.fična
proizvg_d,rlja pare
dostiž~
d.o ·
2o :kg;rih. na slici 45: l - ulaz u dimnu komoru, 2 - dimna komora, 3 - vrata za pepeo, 4 - rešetka, 5 - vodokazno staklo, 6.- manometar, 7 - paroskupljač, 8 - dimna komora. Ozna1~e
KOTLOVI SA MALIM SADRŽAJEM VODE
----··
Kotlovi sa vodogrejnim cevima ----:..._\../
Ovi kotlovi se sastoje od doboša i snopova kotlovskih cevi. Kroz kotlovska cevi struji voda a spolja ih oplahuju vreli dimni gasovi. Imaju velika preimućstva nad do sada opisanim kotlovima. Grejna površina ovih kotlova je vrlo yelika. Dobro se koristi toplota sagorelog_goriva. Imaju donje ložište. Kotlovi su razvijeni u visinu, . te· i!Jl je ložišni prostor velik. Na rešet;_ ku mogu primiti deblji sloj uglja,· lošijeg kvaliteta. Zauzimaju mali prostor. Priprema z_a pogon i povećavanje pritiska u kotlu kreće se od desetak d<;> 24 časa._Kotlovi.se grade za srednje, visoke i vrlo visoke.pritiske. Posledice eksplozije su nešto uma,. . nj ene u odnosu na do sada opisane kotlove. Uglavnom prska kotloska cev. Zahteyaju vrlo čistu vodu za napaja~je~ Tvrdoća vode treba da se kreće od O do O, 2°n. Cirkulacija vode u kotlu je ujednačena i usmerena. Zbog malog sadržaja vode zahtevaju veliku pažnju pri rukovanju. Veliko isparenje dovodi vrlo brzo do pada nivoa vode ispod vodene ivice, ukoliko zataje uredjaji za napa-
9LJ. janje. Ovi kotloyi imaju mali parni prostor i zbog toga daju mokru zasićenu paru. Moraju imati pregrejač pare. U grupu kotlova sa malim sadržajem vode spadaju: - Kotlovi sa nagnutim vodogrejnim cevima. Nagib iznosi . o . 12-18 • - Kotlovi sa strmim vodogrejnim cevima • . ~
~mi;; p~a37~ .
~...,.;;>
Prikazan je na slici 46. Spada u grupu kotlova sa nagnutim (kosim) vodogrejnim cevima. Ima prednju i zadnju vodenu ne~odeljenu komoru. U komore su uvalcovane vodogrejne cevi. Prečnik cevi iznosi do 102 mm. Vodene komore su spojene sa prednjim i zadnjim delom doboša.Na spoljnim stranama vodenih komora nalaze se elipsasti otvori, naspram svake vodogrejne cevi. Ovi otvori služe za uvaljivarije i čišćenje cevi. Otvori su zatvoreni sa ovalnim poklopcima. Ravni zidovi vodenih komora se pojačavaju sa sprežnjacima. Na prednjoj vodenoj komori je ugradjen nastavak koji sprovodi paru u parni prostor kotla. Zadnja vodena
Sl. 46
95 komora je na valjcima, zbog toplotnog širenja. Sama konstrukcija komora i njihova veza sa kotlom je kru~a, te dolazi do deformacija i kvarova. Cirkulacija vode: voda za napajanje se ubacuje u zad..nji deo doboša. Pošto je ona niže temperature a time i specifično teža, ona pada u zadnju vodenu komoru, ulazi u vodogrejne cevi i u njihovom prednjem delu isparava. Odavde se para - --preko-nastavka-na-prednjoj-vodenoj-komori-sprovoai u parni______ prostor kotla~ -Ukoliko -n:e bi bilo -č:rlrih nastavaka para bi prolazila kroz vodeni prostor, što bi izazvSlo uzburkavanje. Put vrelih dimnih gasova j e označen na slici. Freg1.ad.ul ::; a;.. o eni zidovi služe da usmere dimne gasove sa ciljem da se. najveći deo toplote preda prednjem delu vodogrejnih cevi. Ovo utiče na obrazovanje usmerene i ujednačene cirkulacije vode. Grejna površina kotla dostiže do 450 m2 • Pritisak u kotlu iznosi do 25 bar. Specifična proizvodnja pare dostiže do 60 kg/m 2h. Oznake na slici 46: l - prednja vodena komora, 2 - zadnja vodena komora, 3 - vodogrejne cevi, 4 - pregrejač pare. Babkok - Vilkoks parni kotao Gradi se sa uzdužnim i poprečnim dobošem u odnosu na vodogrejne cevi. Na slici 47 prikazan je uzdužni presek kotla sa uzdužnim dobošem. Sličan je Stajnmilerovom kotlu. Osnovna razlika je u tome što ovaj 'kotao nema nepodeljene vodene komore. Kotlovska cevi-·su uvaljene u sekcije - posebne delove.·· Svaka sekcija se posebno pomoću cevi vezuje za doboš. U jednu sekciju su uvaljene sve kotlovske cevi koje se nalaze u istoj vertikalnoj ~a~ni. Na sl.48 je prikazana sekcija. Sekcije su zmijastog oblika, čime se postiže bolji raspored kotlovskih cevi i bolji prenos toplote. Pošto su sekcije posebni delovi, omogućena je brža montaža kotla jer se sekcije kompletiraju u fabrikama. -Takodje, kod kvarova može se svaka sekcija posebno
96
Sl. 47 Oznake na slici 47: l - snop kotlovskih cevi 2 - zadnje sekcije 3 - prednje sekcije lJ. - doboš kotla
5 6 -
7 -
pregrejač pare zagrejač vode zagrejač vazduha
8 ;,.. dimni kanal
zameniti. Konstrukcija kotla nije kruta, te je usled dejstva . . toplote omogućeno širenje kotlovskih cevi i sekcija. Cevi su ~rečnika do 102 mm. Na spoljnim stranama sekcija, naspram svake vodogrejne cevi, nalazi se ovalni poklopac. Ovo omogućava kontrolu i čišćenje kotlovskih cevi. Na cevi prednjih sekcija stavljaju se nastavci koji sprovode vodenu paru u parni prostor kotla. Ovim se izbegava uzburkivanj~ vode, a i proizvodnja pare je ravnomernija. Grejna površina kotla dostiže do 600 m2 • Pritisak u kotlu iznosi do 40 bar, a specifična proizvodnja pare se kreće do 60 kg/m~. Cirkulacija vode u kotlu je dobra. Voda za napajanje se ubacuje u zadnji deo doboša. Napaja se vodom tvrdoće do 0,2o n.
t
97
Sl. 48
Sl._~8a
___ ~---
Sl. 49
Sernatski prik.az sekcionog koda. Babcock-Wilcox sa uzdužnim dobošern u radu
98 U novije vreme Babkok - Vilkoks kotlovi se grade sa poprečnim dobošem. Ovim je omogućena montaža daleko većeg broja sekcija, a time i vodogrejnih cevi. Grejna površina ovih kotlova dostiže do 2400 m2 • Zadnje sekcije su povezane sa jednim kolektorom u koji se skuplja mulj. Otakanja kotla se vrši preko ovog kolektora.
/
Sl. 5.~
Šematski prikaz uzdužnog preseka sekcionog ko~la sa poprečnim ..:._ :...:.8em i ekraniranim ležištem. l - prvi dimni kanal, 2 - drugi dimni kanal, 3 _- pregrejač pare, 4 - zagrejač vode, 5 - zagrejač vazduha, 6 - dimni kanal, 7 - dimnjak, 8 - poprečni doboš kotla, 9 - nagnute vodogrejne cevi, 10 - horizontalne vodogrejne cevi za sprovodjenje i sušenje pare
99 Kotlovi sa strmim vodogrejnim cevima Ovi kotlovi imaju od 2-5 doboša, koji su medjusobno povezani strmim vodogrejnim cevima. Doboši su poprečno postavljeni u odnosu na kotlovske cevi. Gornji doboši su postavljeni na oslonce, dok donji doboš sa snopovima kotlovskih cevi slo- _bodna_visi._ Da_ bi _se_rasteretile-vodogrejne--cevi ,-donji-doboš~-- se snabdeva sa po dva protivtega. Usled zagrevanja, prednji i zadnji snop vodogrejnih cevi, mogu se slobodno širiti (istezati). Kod ovih kotlova~ cirkulacija vode i pare je mnogo brža. Svaka cev je punim svojim otvorom vezana za doboše. Kotlovi su razvijeni u visinu. Ložišni prostor je mnogo veći. Na rešetki ovih kotlova mogu se sagorevati nisko kalorični ravni ugljevi, i to u debljem sloju. Isparljivi sastojci iz goriva imaju dovoljno prostora za sagorevanje (ugljovodonici). Izrada i montaža ovih kotlova je jednostavnija od do sada opisanih. Lakše je savijati vodogrejne cevi i zavalcovati u doboše, nego izraditi sekcije ili vodene komore sa cevima. Prednji snop vodogrejnih cevi služi za isp82'avanje, jer je najbliži ložištu. Kroz zadnjisnop vodogrejnih cevi cirkuliše voda iz gornjeg doboša, zagreva se i pada u donji doboš. Za obezbedjenje pravilne i trajne cirkulacije vode, preko kotlovskih cevi se postavljajušamotne ploče, time se postiže usmeravanje dimnih gasova i stvara područje veće i manje zagrejanosti kotla. Obavezno je napajanje kotla preko gornjeg doboša, radi ubrzavanja cirkulacije vode. Kotlovske cevi su tako savijene da svojim krajevima radijalna ulaze doboše. Ukoliko bi cevi koso ulazile u doboše, onda bi morala da se postave "gnezda" za uvaljivanje (valcovanje). Ovo je slučaj kod nekih starijih kotlova, gde su kotlovske cevi umesto u bojler, zavalcovane u "gnezdo" (Garberov kotao). Bojleri su obloženi šamotnim opekama i time izolovani od-vrelih dimnih gasova.
u
~ :,.-
100 Kod ovih kotlova isparavanje je vrlo burno, te kotao može brzo ostati bez vode, ukoliko dodje do zastoja u radu _ uredjaja za napajanje. Pošto se isparavanje vrši u prednjem snopu kotlovskih cevi, to je u njima i najveće taloženje ka-. menca. OVi kotlovi zahtevaju skoro čistu vodu za napajanje. Maksimalna dozvoljena tvrdoća je 0,2°n. Na sl. 51 prikazan je poprečni presek Sulcerovog parnog kotla sa dva doboša. Kotao ima oko 300 komada kotlovskih cevi prečnika 76 mm. Grejna površina kotla iznosi 500 m2 • Radni pritisak kotla je 35 bar. Specifično isparenje pare se kreće oko 60 kg/m 2h~ Ter.1peratura u ložištu kotla dostiže do 1200°C. Put dimnih gasova je usmeren pomoću pregradnih šamotnih zidova, kako je na slici i označeno. Kotao ima pregrejač pare ugradjen u drugom promajnom kanalu. Temperatura pregrejane pare iznosi do 410°C. Na izlazu iz zagrejača vode, napojna voda ima temperaturu 180°C. Pošto se snopovi kotlovskih cevi mogu slobodno istezati, ovaj kotao se iz hladno pripremiti za pogon u vremenu od 12
6
~
.~
i
l
'\ l
.,
l
Oznake na sl. 51: l - rešetka, 2 - prednji snop kotlovskih cevi, ~ - gornji doboš, 4 - paroskupljač, 5 - pregrejač pare, 6 - zagrejač vode, 7 - zagrejač vazdu!J.a, 8 - donji doboš.
101
Na sl. 5la prikazan je strmocevni kotao TPK
delimično
ekrani san.
Sl. 5la Stirlingovi parni kotlovi Imaju do 5 doboša, koji su povezani snopovima kotlovskih cevi. Gornji d()boši su postavljeni na noseću konstrukciju. Snopovi kotlovskih cevi i don.)i doboši slobodno vise. Ov() omo.:.. gućava nesmetano i unapred odredjeno širenje usled'dejstva to~ plote. Vertikalnom ugradnjom kotlovskih cevi dobijen je veliki ložišni prostor. Kotlovi dostižu visinu i"do 30 metara. Veliki ložišni prostor omogućava dobro sagorevanje i iskorišćenje toplote dimnih gasova. Na slici 52 prikazan je poprečni presek Stirlingovog parnog kotla sa tri doboša. Kotao ima tri promajna kanala. Pregradnim zidovima od šamotnih ploča, koje su postavljene na kotlovske cevi, usmeravaju se dimni gasovi radi što boljeg iskorišćenja toplote i obezbedjenja pravilne cirkulacije vode. Napajanje kotla sa vodom vrši se u zadnjem gornjem
102 dobošu. Spuštajući se kroz zadnji snop kotlovskih cevi, voda se zagreva i preko donjeg doboša dospeva u prednji' snop kotlovskih cevi, gde isparava. Ovaj kotao zahteva kvalitetniju napojnu vodu. Dozvoljena tvrdoća vode iznosi do 0,2°n. Grejna površina kotla iznosi do 500 m2 • Ima ugradjenih 320 vodogrejnih cevi prečnika 83 mm. Pritisak u kotlu je do 45 bara. Specirič~o isparenje iznosi oko 60 kg/m 2h.
$'•
-6 ' Sl. 52 Oznake na sl.52: l - rešetka, 2 - prednji snop kotlovskih cevi, 3 - gornji doboš, 4 - gornji doboš, 5 - donji doboš, 6 - zagrejač vode.
103 Strmocevni parni kota~ sa uzdužnim bubnjem TPK Prikazan je na s1.53. Sastoji se od uzdužnog bubnja, gore i poprečnog bubnja dole. Snop strmih cevi uvaljan je u gornji i donji bubanj. Strane ležišta su obložene ekranskim cevima. Dovodne cevi za poprečni bubanj i kolektore ekrana
. Sl. 53.: Oznake na sl.53: l - uzdužni bubanj, 2 poprečni bubanj, 3 snop strmih cevi, 4 - ekranske cevi, 5 - pregrejač, 6 - lančana pokretna rešetka, 7 - zagrejač vode, 8 _;; zagrejač vazduha, 9 - ventilator za dimne gasove. ,
'
<
,,
104 idu kroz zid. Zbog uzdužnog položaja bubnja ovaj se može izvesti znatno duži, jer je uzdužna osa kotla veća od poprečne. Kotao ima veliki sadržaj vode, lakše podnosi povremena preopterećenja, ima veću površinu isparavanja, para sa sobom ne nosi veću količinu čestica vode. Cirkulacija vode: kotao se napaja u gornjem bubnju. Cevima kroz zid, voda cirkuliše u poprečni bubanj i kolektore ekrana. U ekranskim cevima i snopu strmih cevi vrši se isparavanje. Proizvodnja pare iznosi od 12-15 t h. Pritisak do 42 bara, temperatura pregrejane pare 450°C.
STRMOCEVNI PARNI KOTAO SA POPREČNIM BUBNJEVIMA TPK
J
Kotao proizvodi Tvornica parnih kotlova u Zagrebu. Prikazan je na slici 54. Kotao je delimično ekranisan. Ima kosu
Sl. 54
lifl
Karakteristike kotla~ grejna površina na 200 m2 , grejna pov2šina pregrejača 29 m-, grejna površina zagrejača vode 131 m , radni pritisak 13,20,25 bar, proizvodnja pare 7 t/h, površina rešetke 6 m2.
105 nepokretnu rešetku. Pregrejač pare smešten je u drugom promajnom kanalu. Zagrejač vode smešten je u četvrtom promajnom kanalu.
Sl. 55 Slika 55 - štajnmilerov parni kotao sa jednim bubnjem, strmocevni, delimično ekranisan. Proizvodnja pare 64 t/h, pritisak 42 bara, pregrejana para 4?5°C, stepen iskorišćenja 92%.
106 Dimocevni ekranisani parni kotao
---
RPKTi~E
/
Kotao se sastoji iz poprečnog bubnja sa ekranskim cevima i uzdužnog bubnja sa dimnim cevima. Poprečni i uzdužni bubanj su povezani sa cevima, koje spajaju parne i vodene prostore oba bubnja. Osim toga, povezani su i sa silaznom-cirku::..~cionom cevi, koja ide iz bubnja sa dimnim cevima u zadnju ekransku komoru. Ekranske su cevi zavarene~ poprečni.bubanj i ekranske komore- prednju i,zadnju. Ove cevi prekrivaju prednju i zadnju strc:mu ložišta. Dimne cevi su uvaljene u cevne zidove uzdužnog bubnja. Cirkulacija vode: napajanje kotla vrši se·automatskim uredjajem u poprečnom bubnju. Kroz spusne cevi voda dolazi u prednju ekransku komoru, u ekranskim cevima na prednjem zidu ležišta isparava, mešavina vode i pare odlazi u parni prostor poprečnog bubnja. Ekranske cevi na zadnjem zidu ležišta dobijaju vodu iz uzdužnog bubnja, preko silazne cevi i zadnje ekranske komore. Para odlazi ka potrošaču iz uzdužnog bubnja. Kotao se loži sa mrkim ugljem krupnoće od 10-20 mm,pomoću pneumatskog uredjaja. Ugalj se suši sa. dimnim gasovima, koje ventilator siše iz gornjeg, ekranom pregradjenog dela ložišta. Pužni transporter sa el~ktromotorom i menjačem brzina, dodaje isušeni ugalj pneumo-transportnom ventilatoru, koji ga ubacuje u ložište. Sitniji ugalj sagoreva na putu kroz ložišni prostor, dok krupniji pada na rešetku za dogorevanje - s1.56. Karakteristike kotla -
grejna pavršina kotla c.::·::jna površina zagrejača vode površina rešetke radni pri tisak proizvodnja pare
Tip G-l 137 m2 50 m2 2 3 m 8 bar 3,5 t/h
.
Tip G-2 245 m2 87 m2 6 m2 8bar 7 t/h
107
Oznake na sl. 56: l - poprečni bubanj, 2 - prednja i zadnja ekranska komora, 3 - ekranske cevi na prednjem zidu ležišta, 4 ekranske cevi na zadnjem zidu ležišta, 5 - uzdužni bubanj, 6 dimne cevi, 7 - zagrejač vode, 8- oduzimanje gasova, 9 - uredjaj za pneumatske ubacivanje uglja, 10 - mlaznica za ubacivanje uglja, ll ~ rešetka za dogorevanje.
Sl. 57- Dimocevni ekranirani parni kotao.u montaži
108
Sl. 57a - Strmocevni delimično ekranisani parni kotao sa dva poprečna doboša ~·
'
Karakteristike kotla: -radni pritisak -kapacitet. - temperatura pregrejane pare - specifično isparenje - grejna površina - temperatura napojne vode .
80 bar 60 t/h 525°C 12o-15o kg/m2h Soo m2 13o-15o°C
Prečnici strmih cevi, prednjeg i zadnjeg snopa su ~ 76 mm. Prečn~~t cevi ekrana iznose od 38-6o mm. Cirkulacija vode u kotlu: ista je dvojna, posebno kroz snopove strmih cevi.a posebno. kroz ekrane.
109 EKRANISANI PARNI KOTLOVI
Kod ovih kotlova vodogrejne cevi su·postavljene na zidove ložišnog prostora. Dobro koriste.toplotu zračenja. Kotlovske cevi su spojene sa donjim i gornjim kolektorima ili direktno
-----f6HJO-----
110
sa dobošem. Donji kolektori služe za napajanje sekcija kotlovskih cevi. Dovod vode u donje kolektore vrši se sa spoljne strane kotla. Gornji kolektori služe za sabiranje pare proizvedene u sekcijama kotlovskih cevi. Para iz ovih kolektora odlazi u parni prostor doboša. Doboši su.ugradjeni u gornjem delu postrojenja i nisu izloženi- dejstvu vrelih dimnih gasova. Mogu biti sa paroskupljačem ili bez njega. Postavljanjem kotlovskih cevi na zidove ležišta postiže se bolje korišćenje toplote.dimnih gasova i povećava se grejna površina kotla. Takodje, može se znatno povećati toplotno optereće~e ložišnog prostora. ·Kod loženja ue;l~enom p::-o.šinom so. tečnom šljakom, toplotno opterećenje ložišta dostiže 1.200-1.600 MJ/m3h. ·. Šamotni zidovi su ekranima zaštićeni od štetnog dejstva toplote. Gubici toplote kroz zidove ekranisanog kotla su manji. Navodimo sledeći primer: kod kotlova sa vodogrejniin cevima, grejne površine 500 m2 , gubici kroz šamotne zidove iznose najmanje 4-5%, dok ovi gubici kod ekranisanog kotla, iste grejne površine, iznose do 3%. Grade se kao kotlovi visokog i vrlo visokog pritiska. Zbog burnog isparenja para je dosta mokra. Zato ovi kotlovi imaju više ugradjenih pregrejača pare. Temperatura pregrejane pare dostiže do 550°C. Prečnik J::otlovskih cevi se kreće od 38 do 83 mm. Cevi su bešavne. Voda za napajanje ovih kotlova morada bude čista, tvrdoće 0°n. Uglavnom, napojna voda se obezbedjuje preko jonskih izmenjivača, jer se jedino ovim postupkom može postići traženi kvalitet vode. Zbog malih prečnika kotlovskih cevi, velikog broja ::::..~i vina na e evima i zbog velil-:ih radnih pri ti saka, prirodna cirkulacija vode u ovim kotlovima je nedovoljna. Oni uglavnom rade sa prinudnom cirkulacijom vode. Da bi raspodela vode za napajanje bila podjednaka za sve kotlovska cElvi, na njihovom početku se ugradjuju kalibrisani prstenovi. One kotlovska cevi koje su bliže cirkulacionoj pumpi, odnosno ulazu vode u kolektor, imaće kalibrisane prstenove manjeg prečnika. Ekranisani kotlovi imaju veliki ložišni prostor. Visina ložišnog prostora dostiže 40-50 m, što omogućava dobro sagorevanje ~iskokaloričnih ugljeva-lignita. Lože se ugljenom
111 prašinom. Ovi kotlovi većih kapaciteta, 200 t/h - 2000 t/h pare, ugradjuju se u postrojenja termoelektrana. Ekonomično rade sa trajnim nepromenljivim opterećenjem. Stepen iskorišćenja naglo pada sa smanjenjem kapaciteta. Čestim obustavljanj em rada i pripremama za pogon prouzrokuje se velika potrošnja mazuta radi stabilizacije vatre u ložištu. Pri loženju sa ugljenom prašinom, približno 10% šljake i pepela se kroz levak kotla odvodi u postrojenje za odšljakivanje, a 90% letećeg pepela nose dimni gasovi. Zato je obavezno ugradnja statičkog elektrofiltera izmedju kotla i ventilatora za dimne gasove. Vadjenjem lignita na površinskom kopu ne mogu se izbeproslojci peska. Propadanjem šljake a naročito u povećanim količinama duž uglova na levku kotla, .dovodi do abrazije ekranskih cevi, njihovog prskanja i izbacivanja kotla iz pogona. Način zaštite je prikazan na s1.59. ći
Oznake: 1- ekranska cev 2- trn 3- vatrostalna nasa
Sl. 59
Leteći pepeo u dimnim gasovima, zbog nejednake koncentracije i povećanih brzina na pojedinim mestima u gornjem delu
112
ležišta, može izazvati abraziju cevi pregrejača i medjupregrejača pare, kao.i cevi zagrejača vode. Na kraju dolazi do pucanja pomenutih cevi i češćih ispada kotla iz pogona.Zaštita ugroženih mesta se vrši privarivanjem cevnih polutki ili perforiranih limova. Podpritisak u ložištima ekranskih kotlova održava se od 50-100 Pa• Radni pritisak dostiže 200 bar i više. Proizvodnja pare iznosi do 2000 t/h. Specifično isparenje kreće se od 100-200 kg/m 2h. Stepen iskorišćenja iznosi 85-90%. Rukovanje ekranisanim kotlovima vrši se daljinskom komandom. Regulisanje rada kotla postiže se automatskom termičkom komandom. Na sl.58 dat je presek ekranskog kotla. Oznake: l-gorionici ugljene prašine 5-paroskupljač 2-kolektori za vodu i paru 6-pregrejači pare 3-ekranske cevi 7-zagrejač vode 4-doboš kotla
Na sl.60, 61 i 62 vide se delovi ekranskih·cevi.
Sl. 60
Sl. 61
113
Sl. 62
Sl. 63
Ekranisani parni kotao, kapacitet 80 t/h, pritisak 100 bar, pre grej ana para 500°C
114
Slika 64 - Ekranisani parni kotao sa
tečnom
šljakom, kapaciteta 30 t/h pare, 44 bara, para 475°C. Loženje sa plafonskim gorionicima
115
Slika 65 - Ekranisani parni kotao, 64 t/h, pare ?O bar, para 500°0.
116
'
Slika 66 - Štajnmilerciv ekranisani parni kotao, proizvo~nja. pare 135 t/h, pritisak 130 bar, pregrejana para 500°C
;117 EKRANISANI KOTAO BK-00-2320-Dj.Dj. Napojna voda iz doboša kroz spusne cevi, koje su van ložišta, pada u kolektore na dnu kotla. Iz ovih kolektora voda dospeva u cevi koje su postavljene-na zidovima ložišta. Prečnik cevi je 57 mm, a postavljene su sa korakom 75 mm. Obrazovana. para skuplja se u kolektorima na vrhu kotla, koji su povezani sa parnim prostorom doboša. Kotao ima dva pregrejača pare. Cirkulacija vode je prirodna. Prvi i drugi promajni kanal su odvojeni cevnom rešetkom. U drugoj promaji je postavljen konvektivni,isparivač sa kolektorima i horizontalni zagrejač vode od glatkih cevi. Kotao sagoreva teški mazut. Na čeonom zidu su postav. ljena dva rotaciona gorionika. U ložištu je nadpritisak, zbog toga su ekranske cevi povezane membranskim zidovima. Karakteristike kotla:> -.normalna produkcija pare - Maksimalna produkcija pare - Pritisak pregrejane pare - Temperatura preg. pare - Temperatura napojne vode -·Stepen iskorišćenja kotla - Ozračena grejna površina kotla - Konvektivna grejna površina kotla - Grejna površina pregrejača pare - Grejna površina zagrejača vode - Specifično toplotno opterećenje ložišta kotla Kotao je prikazan na slici 66a
50 ~/h 64 t/h 45 bar · 460°C 125°C 91% 2 197 m 538 m2.., 376 m'"'" 705 m2.
8H
119
EKRANISANI KOTAO K-22479/1 DJDJ Zidovi ložišta su elcranisani sa kotlovskim cevima. Kotao ima dva di~a kanala - 2 promaje. U drugom promajnom lcanalu su montirani zagrejac vode i zagrejac vazduha sistema "Ljungštrem". Sagoreva· ugljenu prašinu, girionici su ugradjeni u čeonom zidu. Kućište kotla - oplata slobodno je obešeno o poseban skelet,tako da se prilikom zagrevanja slobodno ·isteže sa ekranskim cevima.
Karakteristike kotla: -
produkcija pare 68i91 t/h pritisak preg.pare 30 bar temperatura.napojne vode 127°C temperatura pregrejane pare 413°C donja toplotna moć uglja 17500 kJ/kg stepen iskorišćenja kotla 91%
Grejne površine kotla: - ozračena površina ekrana 449 m2 . - pregrejača pare 800 m2 - zagrejača vode 488 m2 2 zagrejača vazduha 3470 m ?: specifično toplotno opcerećenje J.oi:;i::a;a ·/(u !'W/m-'n Kotao je prikazan na' slici 67.
69 "TS
O~
T
121 EKRANISANI KOTAO SES Proizvodjač
kotla je fabrika "Slovenske·energetske
strojirne" - Tlmače ČSSR. Kotao je jednodobošni. Veličina doboša je ~ 1800.x 18500 mm ; debljina zida dobo.ša iznosi .85 mm. Ložište, veličine 15 x l3 x 30 m , potpuno je ekranisano sa cevima ~ 60 x 6 mm. Dovod vode iz doboša u ekrane vrši se spusnim cevim~ i vodenim komorama koji su van ležišta. Kotao ima zagrejač vode horizontalne konstrukcije sa cevima ~ 32 x 4~m, ,četiri pregrejača pare i ,dva medj~pregrejačt1 pare, sa 4imenzijama cevi od ~ 32 x 5 .nim do ~ 51 x 4 mm. Radi reguli.sanj a. temperature pregrejane P,are, izmedju pregrejača I I i I~I ugradjen je bifluks - izmerijivač toplote pregrejane pare .. - . medjupregrejana . ' .,. para. Medjupregrejana para se vraća u medjupre.grejače izlas.. . . . po . ku iz ..cilindra visokog pri tiska parne turbine. K9;načno regulisanj e temperature pre grej ane pare vrši se ispred pre grej a ča IV ubrizgavanjem napojne vode. ;
'
~
:U ložištu se sagoreva ugljena prašina. Na uglovima
i rasporedjeno je 6 mlinova - ventilatorskih ·sa udarnim kolima, .. ' svaki kapaciteta 68 t/h. Gorionici za ubacivanje ugljene prašine u ložište postavljeni su ekscentrično tako da se u ložištu stvara ciklon prečnika l m. bočnim. stranama.
Kotao je u pogonu u TE Obrenovac, prikazan je na sl.68. Karakteristike kotlu: - Nominalni kapacitet - Maksimalni kapacitet na bazi 2 h - Ekonomski kapacitet - Pritisak u bubnju -Pritisak pregrejane pare·na izlazu - Pritisak medjupregrejane pare na izlazu - Pritisak:medjupregrejane pare na ulazu - Temperatura pregrejane pare
650 t/h 700 t/h. 550t/h 152 bar 137 bar 24,2 bar 27 bar 540°C
122 -
Temperatura medjupregrejane pare Temperatura napojne vode Temperatura vazduha Temperatura izlaznih gasova Stepen iskorišćenja pri nominalnom kapacitetu
540°C 240°C 300°C 170/160°0 85%
Grejne površine: - Grejna· površina ekrana 2070~2 m2 2 5463,5 m - Pregrejač I 1405 m2 - Pregrejač I I 1300 m2 - Pregrej ač III 2 - Pregrejač IV 1535 m 2 - Medjupregrejač I 1590 m 1260 m2 - Medjupregrejač I I 10706 m2 - Zagrejač vode 2 - Zagrejač vazduha 95500 m - Specifično toplotno opterećenje ložišta · 420000 kJ/m3 Ligni t Hd 6000-7500 kJ/kg - Gorivo - Zapremina ložišta 5069 m3 - Oblik ložišta pravoug. 15,5x13 m Mlinovi: -
Broj mlinova za ugalj Tip mlina Kapacitet mlina Broj obrtaja mlina Instalirana snaga mlina
Ventilatori svežeg vazduha: - ProizvodjaČ - Broj ventilatora - Kapacitet ventilatora - Ukupni pritisak
6
ventilatorski 68 t/h 500 min-l 800 kW · KKK - Termoelektro
2
160 m3/sec 3970 Pa
123 -
Stepen korisnog dejstva Snaga elektro motora Broj obrtaja Regulacija zraka
86% 800 kW ?4-0. o/min zaokret.lopat.rotora
Ventilatori dimnih gasova: Proizvodjač .~
-
Broj ventilatora Kapacitet ventilatora Ukupni pritisak Stepen korisnog dejstva Snaga elektro motora Broj obrtaja Regulacija
KKK - Termoelektro 2
330 m3/sec 364-0 Pa 88,5% 1550 kW ?4-0 min-l zaokret.lopat.statora
Napojne pumpe: Proizvodjač
Halb erg
- Broj pumpi - Kapacitet - Maksimalni broj obrtaja - Pritisak na usisu -Izlazni pritisak (kod max; broja obrtaja) Stepen korisnog dejstva ' - Snaga m9tora - Broj obrtaja motora - Regulacija napajan~a
3 360 t/h 3920 min-~ 6bar 202 bar 80% 3200 kW 2985 obrt/min VOIT-spojnica
'!
OOE9~
89 •ts -~1
.
OO!SS~
r-
l
---,
n~
l l -'-
iTGT
125
Slika 69 - Babkok ekranisani parni kotao. Ima osam gorionika za ugljenu prašinu, isto toliko i mlinova~·Karakteristike: proizvodnja pare 365-400 t/h; pritisak 140 bar;'pregrejana para 530°C; napojna voda 190°C; vazduh za sagorevanje 320°C; izlazni gasovi 1?2°c.
126
Slika 70 - Ekranisani kotao Alsthom (Francuska) Kapaciteta 200 t/h; Pritiska 130 bar.
127 La - Mont parni kotao Šema ovoga kotla prikazana je na slici 71. Pumpa 8 potiskuje napojnu vodu kroz zagrejač vode 4 u vodeni prostor dobaša. Pumpa za prinudnu cirkulaciju 6 siše vodu iz doboša kotla i potiskuje kroz sistem cevi l položenih na zidovima ležišta. U ovim cevima se proizvodi vlažna para visokog i vrlo visokog pritiska, koja odlazi u parni prostor doboša. Ova para se u (
2 . !ll:
·-·-,l ,..
.
l
l
ezy_ - -~7' .:
..!_
_... -. .:
-7
3
")..
.1_
l ... l
• l
.
·-
,_
t,
J?
~-~J \_V "-.V l l
6
'\
Oznake na sl.71:
5·
Isparivač
l. 2.
Pregrejač
3.
Pregrejač
4.
Zagrejač
I II vode
Zagrejač
vazduha 6 •. Pumpa za prinudnu cirkulaciju 7• Regulacija temperat.preg.p~re B. Pumpa za napajanje
128 pregrejaču pare pregreva na temperaturu oko 500°0, odakle od-
lazi prema
potrošaču.
Kotao može biti ložen ugljenom prašinom ili sagorevanjem uglja na rešetki. Zidov.i ložišta su ekranisani sa cevima prečnika 30-40 mm. Voda cirkuliše brzinom do 8 m/sec. Da bi s~ postigla ravnomerna raspodela vode kroz sistem cevi na početku cevi se ugradjuju naročite prigušnice. Ukoliko raspodela vode kroz sisteme cevi nije podjednaka, opadanjem brzine vode u pojedinim sekcijama dovodi do njihovog pregorevanja. Sistem La f.Iont kotlova je naročito pogodan za ekranisanje. Cevi se mogu savijati po potrebi, prema obliku _ložišta,bez opasnosti smanjenja cirkulacije i pregrevanja cevi. Kotao se brzo stavlja u pogon, za oko 20 minuta. Pritisak u kotlu dostiže 140 bar, a proizvodnja pare i do 300 t/h. Kotao zauzima mali prostor. Pre potpaljivanja goriva obavezno se kreće pUmpa z~ prinudnu cirkulaciju. Posle isključenja kotla ·cirkulaciona pumpa produžava rad dok se ne izvrši hladjenje ležišta kotla. Kotao mora da ima rezervnu cirkulacionu -pumpu koja u slučaju potrebe automatski počinje da radi. _Kotao može imati više doboša. Pumpa za prinudnu cirkulaciju ubacuje vodu u razvodne komore za cevi pod pritiskom 2-3 bar iznad pritis~a koji vlada u dobošu. Na ovaj način se nadoknadjuju gubici pritiska zbog otpora u kotlovskim cevima. EKRANISANI KOTAO TE. 14
Karakteristike kotla: Maksimalni kapacitet Pritisak Temperatura preg. pare Temperatura napojne vode Stepen iskorišćenja Grejna površina
8 t/h 13 bar 194°0 130°0 88 % 491 m2
129
•• ~ ~Y' ~~-~Ill r~
:.<::~·2~~ ;·..:gi'=' .
-.. 1
~
~-,~
~ l'~~ ~~
,_.
·*'lli
.
.·
~
~
~t~~~
~
·~ ...
'l
.
-~~'
:ll oT
lill lill
Ti
~ ~~· l !,JJ-
a;,;;;;;,;.._,.
r~
r~
~~l
·t- lt·
(e
··--· · ··tn
f---~ :-. ~--~:.:-.::: ·: .; -···--- - - - - ""t rtt ~~ -···········---C-··------
..
i+.
--.
1---
~ ~.
l
'
Slika 72 - ·Ekranisani kotao T.E 14.
~
!
130
Kotlovi u vidu jedne cevi (jednocevni) Ovi kotlovi nemaju doboš. U ovu grupu spadaju: Bensanov, Sulcerov i Ramzinov parni kotao. Sastoje se od jedne duge cevi prečnika oko 30 mm sa kojom su obloženi zidovi ložišta. Kod većih kotlova se postavljamz paralelnih cevi, ili sevnih elemenata. Dužina cevi može dostići '·'i više kilometara. =:ojedini delovi ove cevi predstavljaju zagrejač vode, isparavač i pregrejač pare. Ovi kotlovi se zovu i jednosmerni, jer se voda i para uvek kreću u jednom smeru u odnosu na kotlovsku cev. Kretanje vode i pare se ostvaruje prinudnim putem, pomoću. cirkulacione pumpe. Prvi deo cevi u dimnom kanalu predstavlja zagrejač vode. Dejstvom cirkulacione pumpe, zagrejana voda protiče dalje kroz deo cevi ili cevne elemente smeštenih u ložištu kotla. U ovim cevima voda prelazi u vlažnu paru a potom u suvu zasićenu paru. Strujanjem pare kroz pregrejače pare podiže joj se temperatura na oko 500°C Pošto pojedini delovi cevi ovih kotlova imaju strogo odredjenu namenu, kao: zagrevanje vode, isparavanje, pregrevanje pare, to se sa protokom napojne vode ne srne ići ispod tehničkog minimuma. Ovaj minimum je posebno odredjen za svaki kotao. Smanjenjem cirkulacije vode i pare dovelo bi do pregorevanja cevi. Regulacija rada ovih kotlova vrši se pomoću aut?matske komande. Svaki poremećaj u radu kotla.registruje se zvučnim i svetlosnim signalom, a u odredjenim slučajevima blokada isključude kotao iz pogona. Ovi kotlovi. su zbijene konstrukcije. Razvijeni su u visini i do 100 metara. Bensonov parni kotao Šematski je predstavljen na slici 73. Loži se ugljenom ili gasovitim gorivom. Radi sa pritiskom od 100-222 bar i pregrejanom parom od 450-500°Co Ložište kptla je
prašinom~ tečnim
131
malo i razvijeno u visinu. Ceo kotao se sastoji od jedne cevi ili cevnih elemenata, koji su postavljeni na zidovima ležišta. Pumpa za prinudnu cirkUlaciju l potiskuje vodu za napajanje kroz zagrejač vode 2. Potom, zagrejana voda cirkuliše kroz cevne elemente postavljene na zidove ·ložišta 3, gde se vrši isparavanje i mešavina vode i pare prinudno cirkuliše u primarni pregrejač 4 u.kome prelazi u suvu zasićenu paru. Iz 'sekundarnog pregreJaca 5 izlazi pregrejana para sa temperaturom od 4505000C. Cevi su od legiranog čelika'i sve su varene na spojevima. Iz hladnog stanja, kotao se može za 45 minuta uključiti u normalni pogon. Hladi se za 5-6 časova. Kotao je veoma siguran u pogonu. Ako pukne neka cev, pošto je malog prečnika, neće doći do eksplozije. Izvesna armatura predvidjena tehničkim propisima je nepotrebna, kao: vodokazno staklo i ventil sigurnosti. Ventil sigurnosti se postavlja na kraju pregrejača pare •. Pre potpaljivanja goriva kreće se pumpa za prinudnu cirkulaciju i otvaraju ventili za odzračivanje kotla. Regulisanje rada kotla vrši se automatskom termičkom komandom.
(
r-t
r-1.
v,
:l
v.
---...
%
5
J
-1~[~l
"-'
,
,2, , :-
v,
'-T
%
~
/..,
~
l,;.,;
~
.j'
-G;:. .;.
Oznake na slici 73: l - pumpa za prinudnu cirkulaciju, 2 zagrejač vode, 3 cevni elementi u ložištu, 4 - primarni pregrejač pare i 5 - sekundarni pregrejač pare.
132 Sulcerov parni kotao šematski je predstavljen na slici 74. Može se ložiti ugljenom prašinom, ugljem i tečnim gorivom. Sastoji se od jedne cevi ili više cevi spojenih na početkui na kraju. Cevi su položene na zidove ležišta. Cirkulaciona pumpa,~ potiskuje vodu kroz deo cevi 2 položene u dimnom kanalu. Ovaj deo cevi predstavlja zagrejač vode. Voda dalje prinudno qirkuliše kroz deo cevi 3,. sa kojom su obloženi zidovi ležišta. U njoj se vrši isparavanje. Vlažna para odlazi u separator 4. Izdvojena voda ponovo odlazi u cirkulacionu pumpu, a para cirkuliše kroz pregrejač 5 gde se zagreva do 500°C. Pošto pri zagrevanju vode i pare zapremina stalno raste, to se i brzina vode i pare stalno povećava. U isparivaču 3 brzina mokre pare iznosi 15-20 m/sec a u pregrejaču pare 20-25 m/sec. Manji kotlovi imaju samo jednu zmijastu cev, a veći kotlovi imaju nekoliko paralelni~ zmijastih cevi spojenih na početku i na kraju kotla. Iz hladnog stanja, kotao se može za 45 min.pripremiti za normalan. pogon. Ovo -. .· '
~
;
Oznake na slici 74: l - pumpa za prinudnu cirkulaciju, 2 zagrejač vode, 3 - cevi isparivača, 4 - separator, 5 - pregrejač pare, .6 - ventilator za vazduh, 7 - zagrejač vazduha.
133 zavisi sa kakvim gorivom se kotao loži. Ovaj kotao radi sa ugljem, ·kapacitet ovih kotlova se kreće od 60 t/h pare. Zbog velikih otpora dugih i tankih kotlovskih cevi, cirkulaciona pumpa ima i do 50% veći pritisak od radnog pritiska kotla. Ramzinov parni kotao Šematski je prikazan na slici 75. Cirkulaciona pumpa l potiskuje vodu za napajanje kotla kroz zagrejač vode 2. Zagrajana voda prinudno cirkuliše kroz dve paralelne cevi 3 ko-· je prekrivaju zidove ložišta. U ovim cevima stvara se mešavina vode i pare, odnosno vlažna para. Prinudnom cirkulacijom ova para dospeva u primarni pregrejač 4 gde prelazi u pregrejanu paru. U sekundarnom pregrejaču 5 temperatura pare dostiže 500°C. Izmedju primarnog i sekundarnog pregrejača postavlja se
s
-,......
Oznake na slici ?5: l - pumpa za prinudnu cirkulaciju, 2·- zagrejač vode, 3 - isparivačke cevi u ložištu, 4 - primarni pregrejač pare, 5 - sekundarni pregrejač pare, 6 - ventilator za vazduh, ? - zagrejač vazduha i 8 - gorionik.
134 uredjaj za regulisanje temperature pregrejane pare. Ovaj kotao se loži ugljem, ugljenom prašinom ili tečnim gorivom. Pri malim opterećenjima, odnosno smanjenoj cirkulaciji javljaju se v~b~OĆe jer se U isparivačkim cevima stvara pregrejana para. Ovo može izazvati pregorevanje cevi. Kotao se gradi kao lakomotivski i kao stabilan. Proizvodi od ~200 t/h pare. Radi sa pritiskom 35-140 bar. Sličan je Sulcerovom parnom kotlu. Ima široku primenu u Sovjetskom Savezu.
III. KOTLOVI POSEBNIH KONSTRUKCIJA
Ovi kotlovi proizvode vodenu paru visokog.i najvišeg J:'l:itiska. Za dobijanje vodene pare visokog pritiska potrebna je manja količi~a toplote, nego za dobijanje iste količine vodene pare nižeg pritiska. Sa porastom pritiska opada i specifična zapremina vodene pare (m3/kg). Ovi kotlovi se rade zbiJ
se vlažna para vrlo visokog pri tiska. Centrifugalna pumpa 2
135 potiskuje ovu paru kroz primarni pregrejač 3. Cevi pregrejača su položene na zidove ložišta. U ložištu se može sagorevati ugljena prašina, tečno ili gasovito gorivo. Pregrejač pare koristi toplotu zračenja. Dalje, para odlazi u konvektivni pregrejač 4 iz koga izlazi sa temperaturom 450-500°0. Ovaj preg~ rejač nije prikazan na slici 75. Jedna trećina pregrejane pare odlazi potrošaču a dve trećine pregrejane pare odlazi u do~ boš l radi isparavanja vode. Napojna pumpa 5 potiskuje vodu kroz zagrejač 6 i tako vrši napajanje doboša.l. Može biti postavljeno više doboša za isparavanje. Prečnici doboša se kreću
--4
Oznake na slici 76: l - doboš kotla, 2 - pumpa za prinudnu cirkulaciju, 3 primarni pregrejač pare, 4 - odvod za sekundarni pregrejač pare, 5 - pumpa za napajanje kotla, 6 - zagrejač vode, 7 - zagrejač vazduha.
136 oko 1,1 m. Proizvodnja pare iznosi 60 t/h i više. Dobre strane kotla: doboš nije izložen dejstvu vrelih dimnih gasova, nema on~snosti da dodje do pregrevanja lima zbog taloženja kamenca • •• u~~o se brzo stavlja u pogon, za oko· 30 .minuta. Hartman-Šmit parni kotao Šematski je prikazan na slici 77• Kotlovski uredjaj_se sastoji iz dva kotla, p~imarnog l i. sekundarz:og 2. Cirkulacija vode u oba kotla je prirodna. U primarnom kotlu stalno kruži lsta količina d~stilovane vode. Na ovaj način se izbegava taloženje kamenca. Prenošenje toplote iz ležišta na kotlovska cevi je bolje. Sekundarni kotao 2 je izolovan od dejstva vrelih dimnih gasova. On se može napajati omekšano~ vodom tvrdoće do O,l 0n. Zbog gubitaka, povremeno seprimarni kotao dopunjava se kondenzatorom. Dejstvom toplote iz ležišta u vodogrejnim cevima pri~-:--:c>:log kotla se obrazuje vlažna para visokog pritiska. Prirodnom cirkulacijom para odlazi u zmijaste cevi, koje su ugradjene
,.J..I...
l l
6
u vodeni prostor sekundarnog kotla. Dolazi do odavanja toplote i isparavanja u sekundarnom kotlu. Iz sekundarnog kotla 2, para
137 struji u p~egrejač 3 gde joj se podiže temperatura na oko 500°0. Iz zmijastih cevi u sekundarnom kotlu kondenzat odnosno mešavina vode i pare odlaze u zmijaste cevi postavljene u zagrejaču vode 4 i vrše zagrevanje vode za napajanje sekundarnog kotla. Potom kondenzat odlazi u zagrejač,primarnog kotla 5 i zaarejan se vraća u primarni kotao. Napojna pumpa 6 potiskuje vodu kroz ekonomajzer 4 i vrši napajanje sekundarnog kotla. Brzina cirkulacije vode se kreće od 0,3 do l m. u sec. Specifično isparenje,kotla dostiže do 200 kg/m2h. Prečnik kotlovski!: cevi iznosi od 60-70 mm. Oznake na slici 77: l ~ kotlovska cevi primarnog kotla, 2 - doboš sekundarnog kotla, 3 - pregrejač pare sekundarnog kotla, 4 - zagrejač vode sekundarnog kotla, 5 - zagrejač vode primarnog kotla i 6 - pumpa za napajanje sekundarnog kotla. Veleks parni kotao Šematski je predstavljen na slici ?8. Ovaj kotao se razlikuje od dosadašnjih i po torne što pored prinudne cirkulacije vode ima i prinudno strujanje vrelih dimnih gasova pod pritiskom 2-3 bar. Brzina strujanja vrelih dimnih gasova iznosi od 200-300 m/sec. Pri konstrukciji ovoga kotla uzete su u obzir sledeće činjenice: prolaz toplote kroz zidove cevi je bolje ukoliko je viša temperatura, brzina i pritisak dimnih gasova, kao i ukoliko je veća brzina cirkulacije kotlovska vode koja preuzima toplotu sa zidova cevi. Kotao se loži tečnim gorivom i gasom.- Rad i regulacija kotla je automatizovana. Ložište je malo. Zauzima mali prostor. Uspešno se upotrebljava u ratnoj mornarici, na lokomotivama i kao stabilan. Za sada je nemoguće ložiti ga ugljenom prašinom. Pepeo bi delovao kao mlaz peska na kotlovska cevi, cevi pregrejača pare i cevi zagrejača vode, zbog velike brzine. strujanja dimnih gasova.Sada se grade kotlovi sa nepromenljivim pritiskom dimnih gasova.
138 Prvobitni Veloks kotlovi su bili sa naizmeničnim punjenjem zapaljivom mešavinom,a potom eksplozijom iste u ložištu. Toplot2 no opterećenje kotla se kreće od 1,2~1,6 miliona kJ/m h. Specifično ispasenje dostiže 500 kg;m2h pare.
Sl. 78 2 Grejna površina kotla iznosi 100-200 m • Dostiže kapacitet 70 t/h pare i više. Gradi se za visoke pritiske, 125 bar i više. Kao što se iz šeme vidi na jednoj osovini se nalaze elektromotor 9, pumpa za prinudnu cirkulaciju 3, kompresor za vazduh 8 i gasna turbina 7. Elektromotor služi.za pokretanje kompresora za vazduh i pumpe za prinudnu cirkulaciju vode na vo~etku raQa kotla, kao i kada ko~ao radi sa manjim optereće njem od 30% pošto je, u tom slučaju količina dimnih gasova nedovoljna za pokretanja gasne turbine. Pri većem opterećenju, gasna turbina, koristeći pritisak i temperaturu izlaznih dimnih gasova pokreće pumpu za prinudnu cirkulaciju, kompresor za vazduh a nekada i pumpu za gorivo. Način rada kotla: Kompresor 8 potiskuje vazduh za sagorevanje pod pritiskom 2-3 bar, nekada i više. Tečno gorivo se pod pritiskom dovodi u gorionik 10, rasprašuje sa va~duhom
139 i sagoreva. Dimni gasovi pod pritiskom oplahuju kotlovske cevi 4 koje su u obliku venca rasporedjene oko ležišta. Obrazovana para u kotlovskim cevima 'struji u separator 5 gde se izdvajaju kapljice vode i odlaze u cirkulacionu pumpu. Para nastavlja strujanje kroz pregrejač 6 gde joj se podiže temperatura na oko 500°C. Izlaskom iz ložišta vreli dimni gasovi pod pritiskom struje kroz komoru u kojoj je smešten pregrejač 6. Izlaskom iz ove komore, sa temperaturom od 600-700°C pokreću gasnu turbinu 7, a potom struje u komoru u kojoj je smešten zagrejač vode 2. Pumpa za napajanje.l potiskuje vodu kroz zagrejač 2 a potom do pumpe za prinudnu cirkulaciju 3. Kotao se može pripremiti za pogon u vremenu od 5-6 minuta. Pogodan je i za pokrivanje vršnih opterećenja u termoelektranama, Stepen iskorišćenja kotla iznosi oko 0,9.
IV.
KOTLOVI GREJ ANI ELEKTRIČNO H STRUJOH
Ovi kotlovi koriste toplotno dejstvo električne struje za proizvodnju.vodene pare. Uglavnom se koristi električna energija iz hidroelektrana i to u noćnim časovima. Jedan kilovatčas (kWh) električne energije daje 3600 kJ toplote. Za l kWh utrošene električne energije, u električnom kotlu se dobija 3500 kJ. Kotlovi manjeg kapaciteta se greju toplotom koju stvara Omski otpor žice. Kotlovi većeg kapacitetn: sc _,., :::--o'"oĆJl. elektroda~ Ako se koristi trofazna struja, električni kotao ima ugradjene 3 elektrode. Kotlovi sa elektrodama Kotao je šematski prik?-zan na slici 79. Napaja se omekšanom vodom po mogućstvu jednakog sastava, pošto. se otpor prolasku električne struje menja sa promenom sastava napojne vode. Napon·električne struje je različit i to:
140 - za snagu grejača od 1000 kW, napon je 550 V, - za snagu grejača od 12000 kW, napon je 2200 V, - za veće snage grejača napon struje je 6600 v. Kod kotlova sa elektrodama slika 79 proizvodnja pare se reguliše na sledeći način: - približavanjem i udaljavanjem elektroda l, - dizanjem i spuštanjem izolacionog omotača oko elektroda 2.
Sl. 79
Električna struja teče od elektrode l kroz vodu u izolacionoj cevi 2 do elektrode 3. Elektroda 3 je spojena sa ~cotačem kotla. Podizanjem izolacione cevi 2 ili elektrode l produžava se put električne struje. Pri najvećoj proizvodnji pare biće i najviše podignuta elektroda l. Ako parni mehurići obrazovani izmedju elektroda ne odlaze potrebnom brzinom, proticanje električne struje biće neravnomerno a time i neujedna-
141 čena
proizvodnja zas~cene pare. U tim slučajevima primenjuje se prinudna cirkulacija vode. Cirkulacionom pumpom voda se ubacuje izmedju elektroda. Elektrode su čelične. Stepen iskorišćenja kotla se kreće od 0,96 do 0,98. Potrošnja električne struje izračunava se po obrascu&
w=
D (i1 - iv) ~k • 3.600
(kWh)
Kotlovi utilizatori Koriste toplotu izlaznih vrelih gasova iz SiemensMartinovih peći, gasnih turbina, dizel~motora i drugih izvora. Temperatura izlaznih dimnih gasova iz Siemens-Martinovih peći kreće se od 700-800°C, a iz gasnih turbina i dizelovih motora 350-450°C. Grejne površine kotlova ut"ilizatora su znatno veće za iste kapacitete nego kod običnih kotlova, pošto koriste toplotu dimnih gasova sa nižim temperaturama. Koriste jače ventilatore za dimne gasove da bi se postigle veće brzine strujanja i bolja predaja toplote. Konstrukcija kotlova utilizatora mora se prilagoditi postrojenju iz koga se dobijaju vreli dimni ga.sovi. Parni kotao utilizator PKU-17 (SSSR) prikazan je na slici 80. Sastoji se od dva doboša povezanih strmim vodogrejnim cevima, četvorostrane komore ekranisane sa cevima, visećeg pregrejača pare, donjih kolektora za raspodelu vode, povezanih sa donjim dobošem, kolektora-sabirnika oare - povezanih sa parnim prostorom gornjeg doboša. Zag.rej ač vode se sastoji od dva paketa horizontalnih glatkih cevi. Ispod ekranisane komore nalazi se levak za skupljanje izdvojenog letećeg pepela iz dimnih gas ova. U ekranisanu komoru bočno ulaze dimni gasovi tempera-
.
142
ture 700-800°C, odaju toplotu ekranima, pregrejaču i prednjim redovima strmih cevi, to je I promaja. Šamotnom pregradom na strmim vodogrejnim cevima, dimni gasovi su usmereni na dole, gde ispod pregrejača pare ulaze u II promaju, kreću se uvis i greju zadnji snop strmih vodogrejnih cevi. Ispod gornjeg doboša ulaze u III promaju, kreću se na dole i greju zagrejač vode. Napajanje kotla vrši se preko gornjeg doboša. Zadnjim snopom cevi voda pada u donji doboš,odlazi u prednji snop cevii isparava. Iz gornjeg doboša spusnim cevima voda ispunjava ek-· ranske komore,odlazi u ekranske cevi i isparava.
Sl. 2.0
143 /
/
Karakteristike kotla: - proizvodnja pare - pritisak - temperat.pregr.pare
7 t/h 40 bar 440°C
Cirkulacija vode u kot l u j e prirodna. Oznake: l- gornji doboš 2- zadnji snop cevi 3- zacrejač vode 4- pre grej ač pare 5- donji doboš
6- levak za pepeo
7- odmuljni ventil 8- levalc za pepeo
9- kolektor za vodu lO- ekrani
~LOVODNI KOTLOVI~
Daljinsko grejanje .ili snabdevanje tehnološkom parom iz toplana ima velikih prednosti nad individualnim, kao: - ekonomičnije korišćenje goriva, kotlovi su većeg kapaciteta i savršeniji. Uspešno se sagorevaju niskokalorični ugljevi (ligniti); - štedi se prostor. Nepotrebna je izgradnja velikog broja malih lcotlarnica i skladišta goriva;
/
144
- smanjuje se zagadjenost grada produktima sagorevanja; - smanjuje se broj uposlenog osoblja.
Slika 81- Uproštena·toplotna šema kombinovane proizvodnje električne i topiotne energije u toplani s kondenzacionim turboagregatom s oduzimanjem pare za potrebe toplotnih potrošača
PT
Pk
Slika 82
Uprošćena
toplotna šema za daljinsko grejanje iz toplana
~,~ 145
~~
~'
Vrelovodni kotlovi moraju imati cirkulacione pumpe, k'-. je prinudno potiskuju vodu kroz cevi kotla i primarnu vrelovod--. nu mrežu. Da ne bi došlo do isparavanja i pregrevanja kotlovskih cevi, za svaki kotao je odredjena minimalna dozvoljena količina vode koja cirkuliše. Temperatura vrele vode na izlazu iz kotla' se kreće od 140-180°0. Mešanjem sa jednim delom povratne vode iz mreže, podešava se temperatura u potisnom delu vrelovodne mreže. Ova temperatura je promenljiva i zavisi od dnevnih temperatura, kreće se od 70-140°0. Temperatura povratne vode iz mreže se kreće od 60-70°0. Vrelovodni kotlovi su sigurniji u pogonu od parnih kotlova. Nisu izloženi visokim pritiscima i temperaturama. Smanjena je opasnost od obrazovanja kotlovskog kamenca. Na slici 83 je šematski prikazan vrelovodni kotao sistema SGP. Kotao ima ozračenu i konvektivnu grejnu površinu. Grejna površina kotla iznosi 7250 m2 • Radi sa pritiskom do 16 bara. Maksimalni protok vode kroz kotao iznosi.2000 t/h,a minimalni dozvoljeni protok iznosi 700 t/h. Visina kotla dostiže 30 m. Kotao ima oblik osmostrane prizme. Ima ugradjenih 8 gorienika za tečno gorivo. Istovremeno se pale po 2 gorionika jedan naspram drugog. Kapacitet gorionika iznosi oko 1400 kg/h goriva. Da bi se kotao obezbedio od štetnog dejstva sumpora iz mazuta, pumpa za mešanje (4) ubacuje deo izlazne vrele vode u cevovod povratne vode, podižući joj temperaturu na oko 130°0. Ova voda služi za napajanje kotla. Voda u kotlu se može grejati i sa otpadnirr ·gasovima temperature 350-400°0. Loženje. kotla može biti i kombinovano, istovremeno sa gorionicima i sa otpadnim gasovima. Kapacitet kotla se kreće od 160 miliona do 400 .miliona kJ/h.· Pri loženju kotla sa otpadnim vrelim gasovima (iz gasnih turbina i l i drugog izvora) veliku opasnost za kotao predstavlja ispad iz pogona cirkulacione pumpe. U tom momentu dolazi do is-
146
paravanj a vode i potresa u kotlovskim cevima. Cirkulacija vode: pumpa.za prinudnu cirkulaciju vode 1, ugradjena je na povratnom cevovodu. Ona potiskuje vodu uz prethodno mešanje radi podešavanja temperature, kroz predgrejačeve cevi 2. Dalje, voda cirkuliše kroz kotlovska cevi 3. Na izlasku vrele vode iz kotla, pomoću ventila 5, podešava joj se temperatura u zavisnosti od dnevnih temperatura. U kućnim podstanicama 6, sa direktnim ili indirektnim grejanjem, vrela voda predaje deo toplote a potom se vraća u toplanu.
-271ft
Sl. 83
147
.
~:;;~ ~;;rs Kotao je cevni, izradjen je u vidu cevnog kaveza. Ložište je ekranisano cevima ~ 57 mm. Cirkulacijavode u kotlu je takva da povratna hladna voda najpre ulazi. sa zadnje strane u ekranske cevi, u zonu najviših temperatura. Zagrejana, spušta se bočnim nosećim cevima u zmijaste zagrejače, smeštene u drugom.dimnom kanalu, potom dolazi u gornji kolektor i izlazi iz kotla. Ovakva cirkulacija vode sprečava niskotemperaturnu koroziju. Prikazan je na slici 84. o
Sl. 84
148 Karakteristike kotla: -
zagrevna površina pritisak kapacitet temperatura polazne vode temperatura povratne vode temperatura izlaznih gasova
- stepen
iskorišćenja
Vrelovodni kotao TE. 10
720 m2 13 bar 50000 MJ/h 120-180°0 70-120°0 180°C
90%
149 Smer prinudne cirkulacije povratne vode isti je kao i kod kotla TE. 41. Kotao 'je prikazan na slici:'85. Karakteristike kotla: - zagrevna površina . - pritisak - kapacitet temperatura polazne vode - temperatura povratne vode - temperatura izlaznih gasova - stepen iskorišćenja
· 240 m2 13 bar. 16500 ~U/h 120-180°0 70-120°0 190°C 88%
Vrelovodni blok kotao C-12 11
Proizvodi ga Tvornica 11 Djuro Djaković • C-12 je plameno - dimocevni dvopromajni kotao potpuno zavarene izvedbe. Kotao radi sa natpritiskom na strani dimnih gasova.: Kotao je učvršćen za postolje, ne zahteva naročite temelje. Potpuno automatizovano loženje može se vršiti sa lakim ili teškim tečnim gorivom ili gas~m. Gorionik za loženje uljem je tzv. 11 monoblok 11 izvedbe i sadrži u svom kućištu: uljnu pumpu, električni grejač sa termostatom, ventilator za vazduh i potrebne instrumente. Rasprašivanje ulja je mehaničko, posredstvom pritiska koji proizvodi uljna pumpa. Teški mazut se greje do temperature od oko ll0°C (2,5°E). Automatika uredjaja za loženje, kao i si~rnosni uredjaj, obw1vataju kontrolu plamena sa foto-ćelijom, termostat za regulaciju temperature goriva, termostat za temperaturu izlazne vode, elektrodu minimalnog nivoa, transformator za paljenje i programski rele za upravljanje procesom potpaljivanja. Dovod goriva u kotao se automatski prekida: - kada j e prenislm temperatura tečnoe; gori va;
KARAKTERISTIKE KOTLOVA C-l 2
kg
300 J 200 2230 l 160 l 615 100 100 ISOx300 l 160 1650 J 662
Pogonska težina
kg
2695
Max. temperatura vode Max. prili·ak
oc
lip
Toplinski kapacitet Dutinakotla Promjer kotla sa izolacijom Visina Priključak ulaza vode Priključak izlaza vode Priključak dimnjaka Prostor za otvaranje vrata
Prostor za izmjenu cijevi Neto težina
MJ/h A B
e D E
F G H
bar
400 l 000 2 230 1160 1615 100 100 200x3SO l 160 J 750 J 751 2 736
-soo 2000 2610 IJSO 1810 100 100 200x3SO J 3SO 2050 2265 4005
700 2800 2610 13SO 1810 100 100 200x3SO J 3SO 2050 2475
600 2400 2610 l JSO l 810 100 100 200x3SO 13SO 20SO 2370 4053 -
4090
-
--
800 3200 2610 l soo 1960 125 125 200xSOO
l
soo
2050 3206 s 316 do 125 do 4 - -
900 3600 2610 l soo 1960 12S 12S 200xSOO l soo 2050 3370 5412
--
J 000 4100 2610 l soo 1960 12S 12S 200xSOO. J soo 2650 3510 5484
---
---
J 2SO
sooo 3260 1600 2 060 ISO ISO 2SOxSOO 1600 2650 4620 7 363
--
J soo 6000 3460 1700 2160 ISO ISO 2SOxSOO 1700 2750 S J6S 8656
--
2000 8000. 3610 1800 2 260 175 17S 300x660 J 800
--
i-'
\.fl
o
-
151
- kada odlazna voda ima veću temperaturu od dozvoljene; - u slučaju Gašenja plamena; - u slučaju pada nivao vode u ltotlu ; Radi sa. stepenom iskoričćenja 85-8696 Kotao je prikazan na slici 86.
Sl. 86
Vrelovodni kotao BK - OO - 2527 Dj.Dj. Zidovi ložiĐta i drugog promajnog kanala su obloženi ltotlovskim cevima. Prečnilc cevi je 76 mm, a postavljeni su na zidove sa korrutom 77 mm. U drugoj proma.ji su montirana dva horizontalna cevna snopa, spojenih razvodnim i sabirnim Iwlektorima. Izolacija kotla je izvršena sa slojem mineralne vune debljine 150 mm prekrivenog limenom oplatom. Kotao sagoreva mrki uc;alj u sloju na pokretnoj rešetki, sa zonskim regulisanjem primarne promaje.
lančanoj
____ _
t---+-----------------~-----t-·-naooot
---~
'č g l l
153 Karakteristike kotla: -
kapacitet pritisak temperatura izlazne vode temperatura povratne vode donja toplotna moć uglja stepen iskorišćenja
60000 HJ/h
25 bar 180°C 130°C 16000 kJ/kg 81,5%
Grejne površine kotla: 2 - ozračene 175 m - konvektivne Specifično
600 m2
toplotno
opterećenje
Toplotno opterećenje rešetke . Kotao je prikazan na slici 87. Vrelovodni kotao BK-
ložišta 730 HJ/h 2 4000 f.1J/m h
oo -
2282 Dj.Dj.
Svi zidovi ležišta i drugog promajnog kanala obloženi su kotlovskim cevima. U drugom promajnom kanalu su montirana četiri horizon~ talna snopa cevi povezanih sa dva donja razvodna kolektora na bočnim zidovima i dva gornja sabirna kolektora na bočnim zidovima. Povratna voda ulazi u oba donja razvodna kolektora, potom u snopove cevi, zagreva se i sl:uplja u gorn~c_ _.v.:..~--~.:n·'-· Iz gornjih sabirnih kolektora preko spusnih cevi, voda se dovodi ;do nj e razvodne' kolektore, potom u ekran s ke ce vi gde se zagreva na odredjenu temperaturu.
u
Kotao se ,loži mazutom, sa nadpri tiskom u ložištu:'· Iz iožišt.a u drugi promajni kanal dimni gasovi prolaze kroz• cevnu zave su. Karakteristike kotla: - produkcija 165000/200000 f:rJ/h
154-
pri tisak
25 bar te~peratura izlazne vode 150°C temperatura povratne vode llO~C donja toplotna moć mazuta 40000 kJ/kg stepen iskorišćenja 9296 9900
J
e;, k.
..,: ..,. l
<:>' <:>!
.'Of
Oil l:
ll
l
1:75 . Sl.. 88-
155 Grejne površine kotla: - ozračena - konvektivna
2 24-5 m 14-28 m2
Specifično toplotno opterećenje ležišta 1300 MJ/m3h Kotao je prikazan na slici 88. Sulcerovi kotlovi za sagorevanje otpadaka tipa cv i sv Iz godine u godinu povećava se količina sagorljivih otpadaka koji ostaju pri raznim fabrikacijama, u tkačnicama, trgovačkim preduzećima i velikim saobraćajnim preduzećima. Uklanjanje ovog materijala, predstavlja sličan P.roblem kao uništavanje ili iskorišćavanje djubreta u gradovima. Praktično sva čvrsta goriva u komadima ili u obliku strugotina mogu se dobro sagoreti na nepokretnoj stepenastoj rešetki, ako ispod stepenaste rešetke, postoji jedna rešetka, koja služi za dogorevanje goriva. U slučaju potrebe ovaj deo rešetke izgradjuje se kao pokretan; on može biti ili_sa pokretanjem napred-nazad ili sa okretanjem. U mnogim slučajevima se, kao i stepenasta rešetka, hladi vodom ili vazduhom.
CV-kotlovi proizvode paru, a SV-kotlovi vrelu ili toplu vodu. Radi se o kotlovima sa vodogrejnim cevima moderne izgradnje. Cevni zidovi su potpuno nepropustljivi, za gasove. Ovi kotlovi mogu sagorevati ili samo otpatke, ili otpatke u kombinaciji sa uljem ili samo ulje. Prikazani su na slici 89 i 90. Karakteristike: ~ Grejna površina kotlova dostiže do 100 m2 - Kapacitet kotlova - do 10 t/h pare, - Pri tisak od 5;..16 bar - Stepen iskorišćenja oko 0,85. Uklanjanje ovog materijala predstavlja sličan problem kao uništavanje ili iskorišćavanje djubreta u gradovima.
156
Sl. 89 Sl. 90 Oznake na sl. 89 l - Sistem cevi sa ekonomajzerom i dobošem 2 - Rashladjivana stepenasta rešetka za otpatke 3 - Pokretna, vazduhom hladjena rešetka za dogorevanje ~ - Klapne za vazduh koje se mogu podešavati, ispod pokretne rešetke 5 - Vodom hladjeni levak za ubacivanje otpadaka G - Gorionik za ulje 7 - Ulaz u ekonomajzer 8 - Izlaz pare 9 - Izlaz iz ekonomajzera 10 - Hidraulični cilindar za pokretanje rešetke za dogorevanje ll - Pokretne viseće ldapne za automatsko odvajanje pepela 12 - Kolica za pepeo 13 - Zatvarač za pepeo 14 - Izlaz sagorelih gasova
157 Oznake na sl. 90 · l - :Sistem cevi sa el~onornajzerom i dobošom 2 - Rashlad;jivana stepenasta rešetka za otpatke 3 - Vazduhom hladjena rešetka za dogorevanje sa olcrctanjen 4 - Klapne za vazduh koj~ sc mogu podešavati, ispod pokretne re~etke 5 - Vodom hladjeni leva!; za ubncivan;je otpMnka 6 Gorionil: za ul,ie 7 Ulaz u ekonomajzer 8 - Izlaz iz ekonomajzera 10 - Kolica za pepeo l l - Zatvarač za pepeo
12 - Izlaz sagore1ih gasova
Tabela 20 Donja toplotna vrednost neldh otpadaka Gorivo Hartija Ljuske od kakaoa Ljuske od suncokreta Talog odkafe (osušene čaure) Otpaci od l~ože Otpaci od stare gume Otpaci duvana Otpaci PVC · . Uljni raulj Ostatak pri prečišćavanju ulja Povrće (ze1eniš) Pirinčane mahune Pamučni otpaci
fid lt:J/kg 131+00
11300-16300
17500 13800 18300. 13400 9600 18700_ .9000 .
16100 3300 12000-15000 9200-14500
158 ISE:ORIŠĆEi'"
Utrošena toplotna energija goriva je uvek veća od toplotne energije sadr~ane u proizvedenoj vodenoj pari, zbog toplotnih gubital;:a, koji se javljaju pri radu kotla. 'l'oplotni gubici su neizbežni i oni su obradjeni od u1 ~ u8 u okviru poglavlja Gorivo i sagorevanje~Pri konstrukciji kotlovskih postrojenja, na prvo mesto, kao i tokom eksploatacije, treba toplotne gubi tl::e svesti na najmanju meru. Najnovijim konstrukcijama kotlova l:ao i oplemenjavanjem goriva, po.:.. većan je stepen iskorišćenja od nekadašnjih 70-75% na sadašnjih 85-90~5. Stepen iskorišćenja parnog kotla se dobija delenjem toplotne energije sadržane u proizvedenoj vodenoj pari, umanjenoj za količinu toplote unete napojnom vodom, pre zagrejača vode, sa toplotnom energijom utrošenog goriva. Postoje dve metode za odredjivanje lt(_ k - Direktna metoda - Indirektna metoda Odred j i vanj e~ k direl-;:tnom metodom izloženo j e u narednom tekstu. Pri tome je posebno važno tačno merenje utrošene ZAGR.
•I:J-!i
0 /0
-
VAZDUH
-
AZZ 1 NAPOJ,N,~
t~
t ZAGJIVAZDUH
~~l>9~~11GAS ~
">
.
\?i I i i i w~'m)1žJa ~uh-.
'·
159 i njegove toplotne moći. To predstavlja odredjeni problem, naročito kod kotlova velikih snaga loženih lignitom ili mrkim ugljen. količine·goriva
Indirelctna metoda za odredjivanje ~ lc zasniva se na merenju ovih toplotnih gubitaka na kotlu, od u1 - u8 • lOOS~,
Zbir svih gubitruta datih u procentima oduzima se od ostatrue je '1_. k.
Ova metoda je komplikovanija od metode direlctnog odredjivanja k' ali je bolja za kotlove velikih snaga, jer je tačnija.Za primenu indirektne ::netode potreban je odgovarajući broj mernih mesta na kotlu, prenosni instrumenti i oprema za merenje i grupa termotehničara.
nz
Pre remonta parnog kotla treba indirektnom metodom iz'?k' jer istovremeno .se lociraju mesto većih gubi taka toplote, pa u toku remonta taj deo postrojenja treba dovesti u ispravno stanje. Odredjivanjem ~k posle remonta istovremeno se može oceniti i kvalitet izvršenih radova na kotlu. računati
Utrošena toplotna energija goriva za l
čas
data je
izrazom:
CX-"' dan
čas
B • Hd
kJ/h
Sadržana toplotna energija u proizvedenoj pari za jedata je izrazom: ~~D (i 1 -
iv)
kJ/h
pa se može napisati:
iz ovoga sledi·obrazac za kotlovskog postrojenja
izračunavanje
stepena
iskorišćenja
160 1'':
Cznake: ,")"1 lr t-·'-
B
Hd D i1 iv
stepen
kotla količina utrošenog goriva za l čas u donja toplotna moć g~riva kJ/kg = količina proizvedene pare u kg za l čas (leg/h) = entalpija, toplotni sadržaj l kg pare kJ/kg = toplotni sadržaj l kg vode za napajanje kotla pre ekonornajzero. kJ/kg iskorišćenja
kg/t
Kapacitet kotla se D =
r.s·
izračunava
B • Hd
il - iv
po
sledećem
obrascu:
l~/d
Proizvedena para u kotlu, radi uporedjivanja, može se svesti na normalnu paru po 'sledećem obrascu:
Dn
D (i1 - iv)
kg/h normalne pare.
2680
Radi boljeg razumevanja stepena iskorišćenja na slici 01 dat j e grafičld prikaz raspodele celokupne toplote u l<;;otlovslcom postrojenju. Za primer je uzeto postrojenje sa stepenom iskorišćenja od 8476, što znači da gubici iznose 1696. Iz ovog grafičkog prikaza vidi se i korisnost od ugradnje ekonomajzera za vodu i vazduh. U .ovom slučaju sa njima se postiže ušteda goriva od oko l09G. Zadaci za vežbu: Izračunati stepen iskorišćenja kotla ako su dati sle·-:.; elementi: kotao proizvodi 40 t/h pare, pritiska 60 bar, temperatura pregrejane pare iznosi 500°C, temperatura napojne vode iznosi 150°C. Potrošnja goriva iznosi 16 t/h, donje topletne moći 8350 kJ/kg.
(}1
D ___;;;__ (il - _iv) = _ _
i.·k. ·
B • Hd
40000 (3400-625) 8350. 16000·
0,83
J
161 Izračunavanje
potrošnje goriva:
Potrošnja goriva (B)
'
izračunava
se iz
sledećeg
obrasca:
B
=
D (i 1 - iv)
(kg/h)
l
f
ll( • Hd Vl<,
Primer za vežbu:Izračunati potrošnju goriva (B) ako su poznati sledeći elementi: kotao isparava 80~ pare/h pritiska 60 bar i tempe~ rature pregrejane pare 420°C. Temperatura napojne .vode'iznosi ll0°C. Donja toplotna moć goriva 10450 kJ/kg a stepen iskorišćenja kotla iznosi 0,75.
B=
D Cii - iv) 1~· Hd
Izračunavanje
ćem
=
80000 (3220-460) ' 0,75 • 10450 kJ t./
28000 kg/h
v
grejne površine kotla
Grejnu površinu kotlovske cevi obrascu:
izračunavamo
po slede-
/=Ak~·~=-~-.-d--.-.-1-.--n--(m~2~)-,--gd-e-.-j-e1l površina kotla (m 2 ) 1Z = stalan broj i vredi 3, 14 . ~. == p rečnik kotlovskih cevi u met. ~ dužina kotlovskih cevi u met. n broj kotlovsldh · ce vi
- Ak
= grejna
Primer za vežbu: . Izračunati
grejnu površinu kotla ako je poznato sledeće: prečnik kotlovskih cevi iznosi 100 mm, dužina kotlov.. ... skih cevi iznosi 10 met., a kotao ima 300 kotlovskih cevi. '-·-~·-
Ak
=rc.
J}
.
d • ~. n= 3,14 • 0,1 • 10 • 300 -~ 942 m2 • t-~-
162
KOTLOVSKA LOŽIŠTA Ložište je deo kotla u kome sagoreva gorivo. Za svako gorivo konstruiše se i odgovarajuće ložište. Ložište treba da omogući potpuno sagorevanje goriva i njegovih lako isparljivih sastojaka.Dobro ložište treba da ispunjava sledeće uslove: - da u njemu bude dobro mešanje vazduha i goriva; - da ubacivanje goriva i izbacivanje šljake bude štQ lakše i da se može regulisati; - da gubici toplote budu što manji; - da se može lako regulisati jačina promaje; -da se lako može regulisti.toplotno opterećenje ložišta u zavisnosti od proizvodnje pare. Po svom položaju u odnosu~na kotao ložište može biti: prednje, unutrašnje i donje. Kakvo će se ložište ugraditi zavisi od konstrwccije kotla, vrste raspoloživog goriva i . načina , ubacivanja goriva. Ložište može biti sa rešetkom,sa gorionicima.ili kombinovano. · Prednje ložište·- ugradjuj e se ispred kotla.,.. I•lože biti proizvoljne veličine. Pogodno je za sagorevanje goriva manje toplotne moći. Gubici toplote su yeliki. Ono zauzima mnogo prostora. Ovo se ložište ugradjuje kod kotlova sa plamenim cevima. Donje ložište - nalazi se ispod kotla. Ugradjuje se kod kotlova sa vodogrejnim cevima. Korišćenje toplote ovoga ležišta je dobro. Ložišni prostor je veliki. Ovo ložište omogućava sagorevanje goriva u debljem sloju i sa dosta isparljivih sastoJaka. Zbog velike visine ležišta omogućeno je usmeravanje dimnih gasova radi bolje pred~je toplote grejnim površinama kotla. ')<:~.'
Unutrašnje ložište- ono se nalazi u kotlu. Ugradjuje. se u plamene cevi ili u stojeće kotlove jednostruka kombinova~i~ kotlova, loko~obilskih i lokomotivskih. Zidovi ležišta sti u dodiru sa vodenim prostorom kotla. Korišćenje toplote· je do-
163 bro. U ovim ložištima se sagoreva kvalitetnije gorivo, sortirani mrki i kameni ugalj. Ložišni prostor je mali.
LOŽIŠTE SA REŠETKOM Na rešetki se spaljuje čvrsto gorivo. Vrste rešetke, njena veličina i oblik štapova podešavaju se prema količini i kvalitetu goriva koje sagoreva. Postoje ležišta za ručno loženje i ležišta za mehaničko loženje. Ležišta za ručno loženje imaju ravnu ili kosu nepokretnu rešetku. Ložišta za -
mehaničko le~enje
mogu imati:
mehanički
dovod goriva na ravnu ili kosu nepokretnu rešetku; - lančanu pokretnu rešetku; - pomičnu kosu stepenastu rešetku; - kaskadnu rešetku. Ravna nepokretna rešetka. - Dimenzije ove rešetl;:o su prilagodjene mogućnostima ručnog loženja. Dužina rešetke dostiže najviše do 2,5 m, pošto do ove udaljenosti još postoji mogućnost ručnog nabacivanja uglja. Širina rešetke je proizvoljna. Rešetka se sastoji od konstrukcije i naslaganih štapova. Štapavi su od livenog gvoždja ili livenog čelika. Izmedju štapova su otvori za prolaz vazduha potrebnog za sagorevanje goriva. Konstrukcija rešetke je takva, da omogućava poprečno i uzdužne širenje, usled zagrevanja. c~_[u.---->'" -=C
=
Sl. 92 Kod svake rešetke razlikuje se slobodna povrs~na rešetke (Ars) i ukupna površina rešetke (Ar). Slobodnu ili aktivnu površinu rešetke sačinjavaju površine svih poprečnih preseka otvora za prolaz vazduha. U proseku, aktivna površina rešet~
16LJ.
ke iznosi od 20-50% ukupne površine. Štapovi se liju raznih oblika radi povećanja aktivne površine rešetke. Oni mogu biti i šuplji radi hladjenja sa vodom ili vazduhom. Na slici 92 prikazani su štapovi raznih oblika }:oji se postavljaju na nosače nepokretne rešetke. Kosa nepokretna rešetka. - Alm re ravna rešetka postavi pod izvesnim uglom, dobija se kosa rešetka. Ovaj ugao se kreće od l~0-45°. Usled sopstvene težine, gorivo iz levka klizi na rešetku. Za vreme sagorevanja gorivo se postepeno pomiće dok he stigne na kraj rešetke. Nagib rešetke zavisi od vrste i asortimana goriva. Ova re.šetka se ugradjuje kod kotlova sa plamenim cevima. Dužina štapova iznosi do 1,6 m. Na njoj se mogu sagorevati kvalitetni ugljevi, sortirani mrki i kameni ugalj. štap ove rešeti>;:e prikazan je na slici 93 i 94~
~ Sl. 93
~
165
Sl. 94
Kosa stepenasta nepokretna rešetka. - Ona predstavlja usavršavanje kose nepokretne rešetke. Na bočnim stranama nosača nalaze se konzole na koje se oslanjaju livene ploče. Nagib ove rešetke iznosi 30-40°. -~tivna površina joj je povećana na 70%, od ukupne površine. Vazduh za sagorevanje ulazi ispod ploča, čime je sprečeno propadanje sitnog goriva u pepeljaru. Usled sopstvene težine, ugalj klizi iz levim preko ploča stepenasto postavljenih. Sagorevanje goriva je po zonama etapama. Nagib rešetke se može podešavati. Na ovoj rešetki uspešno sagorevaju: strugotina, otpaci drveta, lignit i osušeni treset. Uglavnom, sva goriva čija se šljaka ne lepi. Ako gorivo ima dosta ugljovodonika, pored primarnog vazduha mora se dovoditi i sekundarni vazduh iznad rešetke. Rešetka je predstavljena na slici 95 i 96. Zamena nagorelih ploča je laka.
166
~
o
Sl.
95
.......... ~-=:] ...'', . "'\' ~
Sl.
Ložište sa
mehaničkim
96
loženjem
Kod kotlova većih kapaciteta, veća je i potrošnja goriva,te je nemoguće ručno nabacivanje goriva na rešetku. U ovim slučajevima ložište.mora da bude mehanizovano. Ovakvo
167
ložište se sastoji od odredjenih uredjaja za pogon rešetke, nabacivanje goriva i izbacivanje šljake. Kod ovih ležišta, 'pored olakšanog rada ložača, nije potrebno češće otvaranje vrata radi nabacivanja goriva i .izbacivanja šljake, te je sprečeno rashladjivanje ležišta.
Gorivo se ubacuje u kratkim vremenskim razmacima pomoću vratila sa perajima. Ugalj mora da bude sortiran u komadima 30-40 mm. Sagoreva se stariji lignit i mrki ugalj. Ovo ložište se ugradjuje kao unutrašnje i to kod kotlova sa plamenim cevima. Ložište je prikazano na slici 97. Ugalj slobod-
Sl.
97
no pada iz levka na vratilo l. Od broja obrtaja ovoga vratila zavisi količina ubačenog goriva. Od brzine obrtaja vratila 2 i položaja klapne 3,·zavisi daljina nabacivanja uglja na rešetku. Ložište se ugradjuje kod manjih kotlova.
168
>-;;Q:;:·;-JrlfJ\
--
$3
Sl. 98
.
/
Ložište sa donjim dovodom
gori~S
Prikazano je na slici 98. Ugalj slobodno pada iz levka. Konusna spirala ga pot~skuje ispod·rešetke, diže i izbacuje sa obe strane kose nepokretne rešetke. Ugalj klizi niz rešetku sagorevajući. Vatra se na rešetki povremeno i ručno reguliše. Izbacivanje pepela se vrši zakretanjem lima ispod rešetke ili na vrata za pepeo. Gorivo se suši dok ga spirala potiskuje ispod rešetke. Ovo ložište se ugradjuje kod kotlova sa plamenim cevima. Uspešno sagoreva sortirani stariji lignit i mrki ugalj. Oznake na slici 100: l - levak za ugalj, 2- konusna spirala; 3stepenasta nepokretna rešetka; 4 - ventilator. Ložište sa
lančanom
rešetkom
Prikazano je na slici.99. Ova rešetka se ugradjuje u donja ležišta srednjih i velikih kotlova. Sastoji se od delova lanaca zglobno vezanih i navučenih na lančanike. Ima elektromotorni pogon sa uredjajem za promenu brzina. Sa lancima su zglobno pov~zane livene ploče. Cela rešetka je ugradjena u ram od mašinskog liva. Ram je postavljen na toškove da bi se pri većim opravkama mogla cela rešetka izvući napolje. Ugalj iz levka slobodni~padom dospeva na livene ploče. Sagorevanje je po zonama. Rešetka se kreće .brzinom od 4-0-120 mm na minut. Na ovoj rešetki se uspešno sagorevaju mrki i kameni ugalj, odnosno njihove mešavine. Ugalj treba da bude sortirlli~, veličina komada da pe prela-
::;
169
zi 50 mm. Debljina sloja uglja dostiže do 250 mm. Rešetka može imati dimenzije i do 8 x 8 m. Slobodna površina rešetke iznosi do 2095. Gorivno opterećenje rešetke može bi ti do 300 kg/ m2h. Promaja je prinudna. Vazduh za sagorevanje uglja se ubacuje pomoću ventilatora. On se kroz kanale dovodi sa bočnih strana i raspodeljuje po zonama sagorevanja. Količina vazduha se može regulisati pomoću klapni. Jačina promaje iznosi 5001500 Pa.
Sl. 99 Oznake na sl.99: l - ploča za regulisanje debljine sloja uglja, 2 - prednji šamotni viseći svod, 3 - zadnji šamotni viseći svod, 4 - lančana rešetka. Šamotni svodovi, prednji i zadnji igraju veliku u1ocu kod ovog ložišta. Od njihove zagrejanosti zavisi brzina sušenja i sagorevanja uglja na rešetki. Prednji šamotni svod služi za sušenje uglja, a zadnji svod služi za.paljenje i ubrzavanje sagorevanja uglja. Gorivo· nejednake krupnoće i kvaliteta stvara kratere na rešetki. Ovo dovodi do prodiranja veće količine vazduha,remeti ravnomernu raspodelu vazduha a time i proizvodnju pare.
..... o
--.J
Slika 100 Na slici 100 vidi se lančana pokretna rešetka firme Štajnmuler. Rešetka je van ležišta, u opravci, bez štopova, ima 31,26 m2
171
Dobre strane ove rešetke jesu: nabacivanja goriva i izbacivanje šljake je mehanizovano. Zalepljena šljaka sa ploča se odstranjuje na kraju ležišta pomoću strugača ili lakim otresanjem ploča. Zamena nagorelih ploća je laka i brza. Krećući se sa donje strane rešetke ploče se hlade. Rešetka se može ugraditi u ložište kod svih kotlova sa vodogrejnim cevima. . ' Loša strana ove rešetke je u torne što zahteva kvalitetan i sortiran ugalj. sa kaskadnom Prikazano je na slici 101. Kaskadna rešetka se sastoji od nepokretnih livenih štapova 1, koji su izbušeni radL.prolaza vazduha i pokretnih štapova 2. Štapovi su koso postavljeni, Is. -. tovremeno, jedna polovina svih pokretnih štapova se kreće gore a druga polovina se kreće dole, i obratno. Rešetka ima us~on do 15°. Debljina sloja .uglja se reguliše dizanjem ili sp~štanjem krajnjeg štapa 3. Pokretni štapovi prebacuju gorivo preko nepokretnih. Gorivo se nekolil:o puta prevrne i o~iše putanju označ enu na slici. Mešanje gori va, kako medjuso"lmo tako· i sa vazduJ:tom, je vrio dobro. Šljaka se ~e lepi ~a štapove pošto su oni stalno u pokx-"etu. Na ovoj re~etki dobro sagorevaju ~oriva sa većom količinom šljake •. Sagorevanje je po zonama- etapama• ,
-
'
•
•
.;
'
~
r
•
•
·,
Sl. 101
Uspešno sagorevaju rovni ligniti i mrki ugljevi. Debljina sloja iznosi od 300-400 mm. ffi{oliko je veći uspon rešetke i deblji
172 sloj e;oriva potrebni su jači elel:tromotori za njeno pokretanje. Na sl.l02 prikazan je poprečni presek ove rešetke.
\";~::..;:;~+.:·,,o+J;{/ ~r
.
··~
~,
sa
Sl. 102
0~?-~
vAZDUH
kosom rešetkom
pomičnom
stepenasto~
,~
sl
Prikazano j e 'na slici 103 i 104. štapovi i ploče. su od livenog svoždja. štapovi i ploče imaju različit oblik, prema zonama sagorevanja. Poredjani su na pokretne i nepokretne osovine. Pokretne osovine su učvršćene na "kolica" a nepokretne na nosače duž ložišta. Kod stavljanja ploča i štapova treba voditi računa o poprečnom širenju rešetke usled zagrevanja. "Kolica" su postavljena na valjlce. Kreću se napred-nazad, pomoću vučnih poluga i ekscentar osovine koja ima elektromotorni pogon. Hod "kolica" iznosi od 50-120 mm. Hod se može regulisati sa vretenom na glavi vučne poluge. Kada se "kolica" lcreću ona nose na sebi sva."lcu drugu osovinu sa redom štapova. Za svaku zonu sagorevanja ~ože se regulisati dužina hoda, debljina sloja uglja i jačina promaje. Slobodna, aktivna površina rešetke iznosi do 209~. Promaja je veštačka. Jačina pro~aje se kre6e od 700-800 Pa. ·ova rešetka se ugradjuje u donja ložišta l:od kotlo.:.. sa vodogrejnim cevim2•• i:Jagib rešetke iznosi 12f6. Viseći šamotni svodovi igraju veliku ulogu pri sušenju i sagorevanju uglja. Na rešetki uspešno sagorevaju rovni ligniti ~anje kalorične vrednosti. Debljina sloja uglja dostiže 400 mm. Promena nagorelih štapova je otežana, "naročito ruco·treba zameniti nekolil:o no.t:;orolih štapova u drugoj i trećoj zoni sagorevanja.
173
Sl. 103
Sl. lOli
90T •Ts
~OT "TS
175 Nora· se obustaviti rad lcotla i izbaciti: vatra sa rešetke. Rcšetke se hlade sa donje strane pomoću mlazeva vode i vlažne pare. Oznake na sl. 105: l - ploča za regulisanje debljine sloja uglja, 2- prednji šamotni viseći svod, 3 -.zadnji šamotni viseći svod, 4 - rostovi, 5 - "kolica". .. .. Na slici lOL~ prikazana je kosa stepEmasta rešetka firme Bapkok •
pomična
.;
Izbor rešetke .prema vrsti, goriva Pre izgradnje kotlovskog postrojenja, potrebno je opredeliti se za odredjeno tjorivo. Pri tom se vodi računa da e;orivo bude najjeftinije, najbliže kotlovskom postrojenju i da ga ima u dovoljnim koli.činama.;.Za tak
176
Ha lančanim pokretnim rešetkama uspešno se·. sagorevaju sortirani mrki i kameni ugljevi ili njihove mešavina.
Za odredjivanje ukupne površine rešetke, potrebno poznavanjesledećih
je
podataka:
- Potrošnju goriva za jedan čas - B (kg/h) - Gorivna opterećenje rešetlce - b (kg/m2h) Ukupna površina rešetke se
izračunava pomoću
obrasca:
Ar= ~ (m ) 2
Dozvoljeno gorivna opterećenje rešetke (b) iznosi: - 100-150 kg/m2h za kameni ugalj koji se sagoreva na ravnoj nepokretnoj·rešetki. - 250-300 kg/m2h za sagorevanje mrkog i kamenog uglja na lančanoj rešetki. - 300-400 kg/m 2h za sagorevanje nesortiranog lignita i crkog uglja na kosoj parničnoj i kaskadnoj. rešetki. · Primeri za vežbu: 1. primer:
. .. l
.
Odrediti ukupnu površinu kose pomične rešetke(Ar)· parnog kotla na kojoj treba da sagori 5 t/h uglja, ako'je dozvoljeno gori"v-no opterećenje rešetke 300 kg/m2h. Ar
=
B
0
e
·
5~gg = 16,6 m2
2. primer: Odrediti ukupnu površinu rešetl(e (Ar) parnog kotla, na ':::>joj trc:ta
:::-~
.:::ai,Sori 2.0 '!:;/h lisnita, ako je dozvoljeno go::-ivno
177 opterećenje rešetl~e 350 J::c;/m 2h. Ar =
~ = 1 ~~§0 = 29m2 (približno)
Instalacije za pripremu i prenos uglja do kotlova Kod većih kotlovskih postrojenja priprema i prenos uglja je mehanizovan. U postrojenje za pripremu i prenos uglja do kotlova spadaju: mostovske dizalice, bageri, električni vagone ci, _;"'_;_~ u.:.me C.1·o uiiicc, ~l'llilS.J:lO.i:' ~ue .Lav ne i l~ ose c;J:•ake, elevatori, bunl:eri i levlcovi iznad kotlova. Postoje i drugi uredjaji za pripremu i prenos ugljeva do kotla. način dovoza uglja do skladišta i prenos do kotlova zavisi od lokacije ko~loT:skog postrojenja i od udaljenosti ugljenokopa. Kod većih kotlovskih postrojenja, jedan od načina priprer.Je i dopreme uglja dokotlova, bio bi sledeći: mostovska dizalica ima mocućnost kretanja duž skladičta za ugalj. Njena "kašika" :.1ože da hvata ugalj i:: železničldh vac;ona, iz šlepa i sa sldudišta. "Kašik~n" r:Jost-.;vska dizalica puni jedan levak lwji je vezan za konstrukciju dizalice. Ispod levka se kreće elel:trični vagone t, kapa ci teta lO t i puni se tigljem. Potom, električni vagonet se kreće do iznad otvora drobilice i izručuje ugalj. IspreQ čeljusne drobilice postavlja se rešetka kroz koju propada sav ugalj koji ne treba drobiti. Hjega transportna traka nosi do elevatora. Izdrobljeni ucaJ.j pnda na beskrajnu transportnu trc.J::u ::oja cu nosi ci.o l:ori ta elevatora. Elevatori sa l::ofama dižu ugal_j u bunkere, iznad kotlova. Preko transportnih traka , ovaj ugalj se rasporedjuje i sipa u dospeva u levkove kotlova i na rešetl::e. Kapacitet bunl:era treba da bude tru::av,- da omogući nesmetano snabdevanje kotlova sa ugljem 2-3 dana, ukoliko bi došlo do kvarova i do zastoja na transportnom postrojenju. Da bi se omogućio remont najvažnijeg uredjaja za pripremu i dopremu uglja, obično se ugradjuju dve drebilice i dva elevatora.
178 .· Rovni ugalj se drobi na komade veličine 50-80 mm radi toga da bi ·njegovo sagorevanje na rešetki bilo ravnomerno.
Slika 107. - Mostna pretovai~a dizalica za ugalj. Oznake: a specijalni vagon za ugalj, e- pokretni hvatač za ugalj kapaciteta 5 t u jednom zahvatu, b - beskrajna gumena traka.
Slika 108. - Mostna pretovarna dizalica za ugalj. Pokretni hvatač a pretovaruje ugalj iz šlepa na beskrajnu gumenu traku, a ona ga odnosi na skladište. Pokretni hvatač b pretova~uje ugalj sa skladišta na beskrajnu gumenu traku e koja ga odnosi prema kotlovskom postrojenju.
'
...
b'/? ~
L
Slika 109. - Elevatori za ugalj. Dižu ugalj u kotlovske bunkere.
l 'JO
. ·.
Slika 110. - Zvonastu drobilica zu ugalj. Imu uspravno konusno l~ućište i kon usni rotor su glatkom ili ozublj enom povr~inom. Konusni rotor se inože dizati i spuštati, čime se menja l:rupnoća uglja.
e .....
·····, .
' .. •
Slil-::a.lll. -~ Dr~bilica za ugalj sa valjcima~ Odstojanje valj.::lka se može pqdešavati, a time F krupnoća· uglja.
... ··,
180
•
slika 112. ~~~-;"..t··"{'"
...
{i.~:f_trf;$q ·t.'· ~:~{r·:~r";}'
.
ci'"
.l\' o
:>i·
Slika 113. Na sl. 112. i 113. vidi se kružno skladište uglja s~ delom postrojenja za istovar i dopremu uglja. Kapacitet skladišta iznosi od 100-200 hil,j ada tona. Po stroj e nj o j e proizvodnje francuske firme 11 Am eleo 11 •
181
~
(LOŽIŠTE ZA UGIJEUU
-·~
,/·
PRAŠ::V 5,
Ovo ložište se ugradjuje kod ekranisanih parnih kotlova, uglavnom većeg kapačiteta. Ioa ugradjene c;orionike za ugljenu prašinu i gorionike za naftu odnosno mazut. 1\Jože imati manju lančanu rešetku za dogorevanje nesagorelih čestica ugljene prašine. Sagorevanje ugljene prašine vrši se u letu, odnosno na putu kroz ložišni prostor. Zapaljivost ugljene prašine je najbolja kod mešavine o, 3-0,6 l<:g/m3 vazduha. Sagorevanje je burno i slično je sagorevru1ju tečnog goriva. Temperatura paljenja ugljene prašine u lo2:..i..~cu _9onti~e sc prethodnim sat;orevnnjem nafte ili r::o.zu!;a. Toplotno opterećenje ložišnog prostora je mnogo veće nego kod ležišta sa mehaničkom rešetkom. Ono dostiže i do 1800000 kJ/m3h. Meo gorivo sadrži veći procenat pepela, odnosno šljake, njeno u._l{:lanjanje se vrši na taj način što se u ložištu održava temperatura veća od temperature topljenja šljake. Šljaka u teč nom stanju curi iz ležišta u granulacioni sud sa vodom. U ovim ložištima je omogućeno ekonomično sagorevanje niskokaloričnih lignita, sa velikim sadržajem vlage i pepela. Vreme izgaranja zavisi od finoće ugljene prašine. Uspešno se sagorevaju goriva koja imaju preko 8096 isparljivih sagorljivih sastojaka. Postiže se duži plamen u ložištu. Finoća ugljene prašine se ceni prema situ koje ima od 900 do 10000 rupica na l cm2 • Usmeravanje plamena u ložišnom prostoru postiže se nači nom ugradnje gorionika i dejstvo!:! selmndarnog vazduha. Na ::;1-: r-i 115. prikazan je način ugradnje gorionika na uglovima ležišta. Plamen· iz gori on ika tangira j edan zamišljeni l<:rug u sredini lož išta. Nastaje vrtloženje plamena i dimnih. gasova i njihovo podizanje uvis. Na slici 116. prilcazan je način ugradnje gorionika (l) sa bočne s~rane ležišta. Zbog uzgona koji se javlja u ložištu nastaje plamen oblika "L". Na slici 117. prikazano je ložište sa gorionicima (l) koji uduvavaju ugljenu prašinu na dole. Usled uzgona plamen i dimni gasovi menjaju smer i lcreću se uvis. Na taj način obrazuje se plamen oblika 11 U".
182
1600·~
Slika 114. - Deo ležišta ekranisanog kotla sa rasporedom temperatura, loženog ugljenom prašinom n.,.,.., abc::
l 2 3 4
-
izolacija šaht za šljaku kanal za odvod šljake gorionik
5 - ekrani 6 -plamen 7 - spirala za odvod šljru
183
Sl.
Sl. ll?
Sl. 116
_.-/'
/
~rema
ugljene Uglj~na
praši~s
prašina se može praviti od svih vrsta ugljeva. ~Uevenje uglja i njegovo sagorevanje·u vidu ugljene prašine ·predstavlja jednu vrstu oplemenjavanja goriva. lJaročito je el~o nomično spravljati ugljenu prašinu od ugljeva male kal6rične • vrednosti, sa dosta pepela, i do 30%, kao i dosta vlage, do 50%. Ugalj se :nelje u :nlinovir.m. ICrti ugljevi se mogu mleti u T.li!1ovima sa kuglicama. Naši ligniti su žilavi, te se njihova vlakna teško usitnjavaju~ Uspešno se melju u mlinovima čekićarima i ventilacionim mlinovima. Ugalj se prethodno drobi u drobilicama na komade od 15-30·rum. Potom pada kroz kanal i istovremeno se suši u struji dimnih gasova. Te:nperatura 8asova se kreće oko 700°0. Suše~je se nastavlja i u mlinu. IJa slici ll8. prikazan je
184 ~edan
od načina sušenja i mlevenja uglja. Ugalj pada iz bullicera u otvor kanala l. Dimni gasovi se izuzimaju iz ložišta kroz otvor 2. Iz kanala ugalj dospeva u mlin 3. Primarni vazduh nosi ugljenu prašinu preko separatora 4. u kome se izdvajaju krupnije čestice ugljene prašine i ponovo vraćaju u mlin_. Dalje, primarni vazduh nosi ugljenu prašinu kroz kanale 5 do gorionika 6. Primarni vazduh koji nosi ugljenu prašinu može imati maksimalnu temperatura do .i60°C. Ukoliko je temperatura primarnog vazdu·ha veća, dolazi do .eksplozije ugljene prašine u kanalima. Iz gorionika se. ugljena prašina ubacuje u ložišni prostor sa primar. ~=:'·-'.:'"',..., čija je jačina promaje od 500-1000 Pa.
.
Sve ugljene čestice veličine do 300JV (0,3 mm) sagorevaju u letu. Čestice veličine 300-600r-- (0,3-0,6 mm) delimično sagorevaju u letu,, ostatalc je leteći koks~ .čestice veće od 600,n. (0,6 mm) padaju na rešetku za dogorevanje •.
Sl. 118
185
Sekundarni vazduh služi za saGorevanje ugljene prašine i usmeravanje plamena u ložištu. On se ubacuje sa strane ~orio nil:a. Temperatura selmnde.I'l10Q; vazduha obično iznosi od 350 L!-50°C. Od. ukupne količine vazduha potrebno e; za sa3orevo.nj e, selcundarni vazduh čini oko 80;~. Priprema ugljene prašine može da bude centralizovana ili pojedinačna, posebno za svaki kotao •.Ukoliko je priprema prašine centralizovana -onda se iz bunl:era za ugljenu prašinu vrši raspodela za sve kotlove. Ovo je stariji način pripreme ugljene prašine i njegov je nedostat~c.u tome što postoji opasnost el;:splozije veće l:.oličine prašine u bunl;:eru. ialwcije,kanali za ugljenu prašinu su duži. Kod pojedinačne pripreme ugljene prašine svruci kotao ima svoje mlinove. Hlinove za ugljenu prašinu svrstavamo u dve crupe: sporohodne i brzohodne mlinove. Kod sporohodnih mlinova obrće se bub~,j a ugalj se melje pomoću kuglica u bubnju. Oni melju uspešno krte ugljeve. U brzohodne mlinove spadaju mlinovi čekića ri. Čekići su zglobne vezani za rotor mlina. Ugalj se nabacuje prema kućištu mlina i čekićima usitnjava •. Čekići su od kvalitetnog li venog čelika. Promena čekića je brza. Ovi mlinovi imaju 900-1500 o/min. Obimna brzina čekića je oko 65 m/sec. Kapacitet ovih mlinova iznosi 20-60 tona na čas ugljene prašine. Gorionika za loženje ugljenom prašinom ima raznih oblika. Njihov otvor može biti okrugao, pravougaoni i eliptični. Najbolji ..., su sorionioi sa oli~ti~ni~ otvoren. Izlas~c~ ·~ _ .·- ,....,. ···."""-··· .._.. ' ··- ....;--t.. na prašina se lakše i bolje meša sa sekundarnim vazduhom. Neki gorionici imaju sa unutrašnje strane spiralne žlebove, što prouzrokuje bolje vrtloženje i mešanje ugljene prašine sa sekundarnim vazduhom. ~
Glave čekića i ploče na kućištu izložene su velikom habanju. Zbog toga opada kapacitet mlina i pogoršava se finoća ugljene prašine.
Oci "TS
.?:
6H "TS
981
187 Na slikama 119 i 120 vide se mlinovi za ugalj i njihovi delovi. Oznruce: l - dovod primarnog vazduha, 2 - dovod uglja, 3 - rotor sa čekićima, 4 .- separator ugljene prašine. Na slici 121 vidi se ventilatorski mlin za ugljenu prašinu. Kapacitet mlina iznosi oko 60 t/h. Ugradjuje. se na velikim kotlovsldm jedinicama. Pogodan je za mlevenje rovnih lignita. Kod ovih mlin?va habanju su naročito izložene udarne ploče na obrtnom kolu. Habajući delovi mlina prave se od livenog mant;anskog čelika, sa 2-10% mangana. Posle 2000-2500 radnih časova udarne ploče se moraju zameniti. Postiže se sledeća finoća ugljene prasine: do 0,08 mm oko 50% čestica ima oko .lO% čestica ima od 0,09 do 0,2 mm oko 40% čestica ima od 0,2 do 1,00 mm Korist od loženja ugljenom prašinom
(
~Uevenje uglja da bi se sagorevao kao ugljena prašina predstavlja jedan vid njegovog oplemenjavanja. Ugljena prašina se_spravlja od svih vrsta ugljeva. Naročito je korisno mlevenje niskokaloričnih lignita, sa velikim sadržajem vlage, jer kao ugljena prašina uspešno sagorevaju. Sagorevanje uglja u obliku ugljene prašine je brže i burnije. Heš~je vazd~·ha sa ugljenom prašinom je bolje. Toplotnamoć niskokaloričnih lignita, koji se melju i sagorevaju kao ugljena prašina, povećava se i do 20%. Prvobitno se ugijena prašina spravljala od otpadnog uglja da bi se na ugljenokopima oslobodio prostor za manipulacije.·Kasnije se prešlo na mlevenje svih vrsta ugljeva radi boljeg lcorišćenja" nji..:. hove toplotne moći •. Finoća mleva se ceni po veličini zrna i prolasku kroz sito koje na l cm 2 ima od 900-1000~ rupica.
188
Slika 121. Oznake: l - dovod uglja, 2 - odvod uglJene prašine, 3 - separator, 4 - udarne kolo mlina. Pri loženju ugljenom prašinom ubacuje se oko 25% primarnog·vazduha temperature do 120°C. Sav ostali vazduh u acuje se u ložište sa temperaturom od 400-450°C, te tako dolazi do manjeg rashladjivanja ležišta i povećanja stepena i_skorišćenja kotla. Kotao -se brže stavlja u pogon pri loženju ugljenom prašinom,- ·te- su i gubiCi oko p-ripremanja lmtla manji. Lako se reguliše količina goriva prema promeni opterećenja kotla, odnosno proizvodnji pare. Pri loženju sa ugljenom prašinom omogućeno je sprovodjon~e daljinske l~omande i autonatske regulacije rada kotla
189
Hladan vazduh
x. Sl. 122 - Direktno i indirektno uduvavanje
gornji vazduh g ugljena prašana vazduh
If! U~»fJl3 NlO među ~a;~:~~
međ'u
lB
~~!e~affi
među vaz~uPt: ...
FB
ugl}prašin;l vazduh ' ,6('1
među
ugl~ pra!lina
Efi
donji v~.zduh l=
Sl. 123 - Tangencijalno loženje sa rasporedom mlinova i gorionik~ za blok od 600 M\v (izvedba EVT)
Sl. 124 - Veliki gorionik za tangencijalno loženje (Blok 600 MW)
190 Nedostaci pri loženju sa ugljenom prašinom jesu: kotao sa ugljenom prašinom radi ekonomično samo preko 60% opterećenja. Ako opterećenja kotla padne ispod 30%, opada temperatura ložiš~a i vatra se gasi. U ovom slučaju mora.se preći na loženje kotla sa mazutom što poskupljuje troškove proizvodnje. Takodje tokom pripreme kotla i dizanja opterećenja sve do 30% opterećenja · kotao se mora ložiti mazutom. Obzirom da se oko 90% pepela i 'rugih nesagorljivih sastojaka goriva kreće sa dimnim gasovima i da ne bi došlo do zagadjivanja okoline, moraju se ugraditi uredjaji za njihovo hvatanje, najčešće elektrofilteri. I pored toga, dolazi cJ.o zaprašivanja ol::oline i štetnog uticaja na vet;ctaciju;
Slilca 125. - Čeono loženje sa registrom gorionika za ugljenu prašinu. IOŽIŠTE
ZA.TEČNO
GORIVO
Pri loženju sa tečnim gorivom potrebne ou sledeće insuredjaji: istakačke stanice za tečno gorivo,-skladišni i radni rezervoari, filteri, zagrejači, pumpe za tečno talacije~
191
gorivo, ventilatori ili kompresori za vazduh,· prateći ~rejači i gorionici. Temperatura mazuta u skladišnim rezervoarima održava se od l~5 do 50°C.·Grejači u rezervoarima mogu biti parni, vrelovodni i električni. U finalnim grGjači::m, icpred gorionika, mazut se za~reva na temperaturu od 90 do 120°C. Potrebno je da njegov viskozitet ne bude veći od 6 do 7°E. Izlaskom ; iz ~orionika gorivo treba da bude u maclovitom stanju, radi boljeg mešanja sa vazduhom i bržeg sa~orevanja. illcoliko je količina vazduha nedovoljna, pri temperaturama većim od 500°C iz goriva se izlučuje čadj i koks. Čadj se hvata na cevi a iz dimnjaka .izlazi gust i C:"""::. ~;"""!.
'!'e~no
co,...ivo Srt~or~v~ ~n~ar:'k";l'Yl ~lar.1enom. TemperaturA
ležišta izn~si od 1500 do 1700°0. Rasprašivanje pritiskom - pritiskom - pritiskom - rotacijom
tečnog
goriva postiže se:
samog goriva, vazduha, pare, izlaznog dela gorionika.
Rasprašivanje goriva pritiskom vrši se na taj način što ga datuma pumpa ubacuje u gorionik sa pritiskom od 25-45 bar • Na kraju(gorionika, gorivo ističe preko jednog puža kroz otvor od 1~3 .mm. Količinu goriva za sagorevanje regulišemo promenom pritiska ispred gorionika ili promenom kalibrisane pločice na vrhu mlaznice. Jedan gorionik za tečno gorivo može da sagori do 2,5 tone/čas goriva. :.u..s,t.-.L·i:!..:5ivanje goriva pomoću vazduha pod pritiskom postiže se na taj način što gorivo ističe na otvor mlaznice. Oko tog otvora je krug koso izbušenih rupica 1-2 mm prečnika, kroz koje pod pritiskom struji vazduh i rasprašuje gorivo. Pritisak ovoga vazduha iznosi od 15000-20000 Pa •. Kod rasprašivanja goriva rotacijom izlaznog dela gorionika, tečno gorivo se kroz šuplju osovinu dovodi u gorionik pod pritiskom 3-4 bar~ Na izlazu iz gorienika jedan njegov deo u obliku čaše okrenut je ložištu i rotira. Usled centrifu~alne sile ~orivo se rasprašuje pri izlasku iz -gorionika. Kapacitet ovog gorioriika dostiže do 3 t/h goriva.
·"l.
192 Kod ložišta za tečno gorivo postoji stalna opasnost od eksplozije goriva u njemu. Treba da postoji blokada koja onemogućava paljenje goriva pre nego što se izvrši pomoću ventilato.J.:a. C.obro p:r:ovetravanje ložišta. Takodje, u redovnom pog~mu kotla, fotoćelija treba da stalno kontroliše plamen. U slučaju gašenja plamena fotoćelija deluje i zaustavlja.pumpu za dotur goriva, odnosno ceo gorionik. Sastavni deo opreme gorionika čini v~mlsformator, čiji je .sekundarni napon 10000-15000 V. Ovaj transformator služi da izazove varnicu na polovima sv~ćice radi paljenja butan-gasa, a preko ovoga i mazuta. U nedostatku gasa ;:;a. potpaljivanje ili kvara na transforr:mtoru i svećici, potpaljivanje se vrši ručno pomoću baklje, kroz za to ostavljene otvore. Pri ovom načinu potpaljivanja treba biti oprezan kako se ne bi izazvao požar ili eksplozija. Ovo smatrati kao nužnu meru. Ako bi se gorivo ubrizgavalo u ložište i pri nedostatku plamena, došlo bi do njegovog isparavanja i velike koncentracije gasova u ložištu. Pri ponovnom pokušaju paljenja došlo bi do eks:~0~ije lo~išta. Osnovno je pravilo koga se treba strogo pridržavati kod loženja sa tečnim gorivom a to je, da se pre potpaljivanja ložišni prostor i dimni kanali moraju dobro proventilisati i da se gorivo ne srne ubacivati u ložište kada u njemu nema plamena. Ložište i dimni kanali, kod kotlova koji se lože tečnim gorivom, moraju biti snabdeveni sa dovoljnim brojem eksplozivnih klapni. Klapne su uvek otvorene a otvor je b*indovan sa limom od 0,5 mm. Ukoliko dodje do eksplozije u ložištu ili kanalu, ovaj lim se cepa a time se smanjuje pritisak na zidove ležišta. Instalacija za mazut Deo instalacije za pripremu i dopremu mazuta do ložišta kotla, prikazan je na sl. 126. Sa l je označen radni rezervoar. Zapremina radnog rezervoara se kreće do 100 m3, u zavisnosti od kapaciteta kotlovskog postrojenja. Radni rezervoar mora imati ugradjen "disajni ventil", kako bi se pri punjenju i pr~žnjenju rezervoara sa mazutom obezbedio u njemu atmosferski prittsru~.
193 Na dnu rezervoara se·ugradjuje ventil za ispuštanje vode. Pomoću parnog, vrelovodnog ili elektročnog grejača u radnom rezervoaru se od~žava temperatura mazuta oko 60°C. Grejač je obeležen sa 2. Poznato je da se teški lcotlovski mazut stinjava na temperaturi ispod 30°C. Potisni i povratni cevovod mazuta, od rezervoara do gorionika mora imati.parni, vrelovodni ili električni "prateći grejač".
Sa 3 su označeni fini filteri mazuta. Po konstrukciji to su obično češljasti filteri. Ima ih dva. Jedan je u rezervi ili opravci. Filteri zadržavaju mehaničke primese iz mazuta koje bi oštetile pumpu, sedišta ventila ili začepile mlaznicu gorionika. Sa 4 su označene pumpe za mazut. Po konstrukciji to su zavojne ili zupčaste pumpe. Jedna je uvek u rezervi, c1me se izbegavaju eventualni zastoji u snabdevanju kotla mazutom. 7 6
--
l l
l l l
l
4
Slika 126. Sa 5 je označen krajnji dogrejač ·mazuta. On je opremljen sa grejačem, regulatorom temperature mazuta i ventilom sigurno-· sti. U krajnjem.dogrejaču temperatura mazuta se podiže na 90-120°C
.
•r
194-
u zavisnosti od njegovog viskoziteta. Viskozitet mazuta na izlazu iz gorionika, pri paljenju treba da iznosi od 3-6°E. Sa 6 je označen termometar za kontrolu temperature mazuta pre ulaska u gorionik, a sa 7 manometar za kontrolu pritiska. Da bi se omogućio rad pumpe za mazut sa nepromenjenim kapacitetom i pritiskom, ispred gorionika je ugradjen regulator količine mazuta, označen sa 8. Obzirom na promenljivo optereće nje kotla, ovaj regulator podešava potrebnu količinu mazuta za sagorevanje, vraćajući jedan deo u radni rezervoar. Istovremeno sa promenom količine mazuta, regulator menja i količinu vazduha potrebnog za sagorevanje. Elektromagnetni ventil je'označen sa 9. Kada protiče struja kroz njegov namotaj on je otvoren. Prekidom kola električne struje, opruga trenutno zatvara ventil. Ovo se do5adja pri delovanju automatike zbog nestanka plamena u ložištu. Plamen kontroliše fotoćelija. električna
E"
.10
8.0
5 '20 25
eSt
260~
fO
~E-_jf!_4f .3!--
;o
;'()
80
90
100
_flO_ 1.20'C
ii
t
-p<= __
6.0
~_
,-
"
4.0~
3.0
2.5
...
••
2.0
,,
1.8
~
-~
e 7
1.5
1.4
6
rs ~ •5
0
5
(0. 15
·;JO~
40 J5
~
'1.1 :50
Slika 127.
60
?ll·
80
"'-'
·-ll-V
··-
--
f1V-...
195 ·. Sa 10 je označen gorionik za mazut. Pri vrhu mlaznice gorionika ugradjene.su elektrode sa naponom od 5000 do 12000 V. Električna varnica pali mazut.Prethodno se može upaliti butan gas pa potom mazut •. Na slici 1~7· dat je dijagram zavisnosti viskoziteta od temperature raznog tečnog goriva. Takodje je na dijagramu označen potreban viskozitet tečnog goriva za razne tipove gorionika
SAKE. Na slici 128. prilcazan je deo gorionika za rasprašivanje goriva pomoću pritiska pumpe. Pritisak se kreće od 2025 bar • Gorionici sa ovakvim sistemom rasprašivanja su uglavnom manjih kapaciteta~ 10-500 kg/h goriva. Nedostatak im je što imaju malo područje regulacije, 1:2 do max. 1:3. Osetljivi su na promenu viskoziteta goriva. Viskozitet mora da se kreće od 2,5-3°E. tečnog
1-
r-'"D;. ;. ,.
B~
l
A~
,4/
~2
l
l
1--.
Slika 128. Oznake na sl. 128: l - navrtka za pritezan~e rn~'"''"'~~'--~~~ pločica mlaznice, 3 - vrtložna komora, 4 - tangencijalni kanali, A ulaz goriva, A1 izlaz goriva, B - mlaz goriva
196
·slika 129. Slika 129 - Hazutni gorionik sa mehaničkim rasprskavanjem, kap aci tet O, 2-L~ t/h Oznake: l - telo, 2 - koplje, 3 - razdelni disk, 4 - vihornik, 5 - rasprski vač
2
1
2
J 4
s
6
7
8
9 10
Slika 130. Oznake na slici 130 : l - navrtka za pritezanje mlaznica, 2 ::1laznica, 3 - pločica, LJ. - umetak, 5 - zaptivač, 6 - odstojni zavrtanj, 7 - oklop gorionika, 8 - cev gorionika, 9 - spoljna __ -: :::;orionika, lO - unutrašnja cev gorionika, ll - ulaz pare za rasprašivanje, 12 - ulaz tečnog goriva Na sl. 130. prikazan je deo gorionika za injektorsko J.:abl:JJ.:u:iivc..-:jo tečno5 5oriva pomoću vodene pare ili vazduha.
197 Vodena para se često upbtrebljava za rasprašivanje tečnog goriva kod većih gorionika, kapaciteta do 3,5 t/h. Para treba da bude pregrejana, temperature oko 200°C. Pritisruc mazuta je _2-12 bar • Pritisruc pare je 3-14 bar. Pritisak pare treba da bude 1-2 bar iznad pritiska mazuta. Gorionik je podesan za teški mazut. Gorionik nije osetljiv na viskozitet, podnosi 2-5°E. Područje regulacije je visoko, iznosi 1:6. Dobro ·se oblikuje plamen kombinovanjem pritiska pare i goriva.
t
PARA
Slika 131. Mazutni gorionik · kapacitet 0,4-5 t/h Oznake_;· l - telo, 2 - cev za mazut, 3 - cev za paru, 4 - mlaznica 5 - us merivač. Slika 132. - fvlazutni gorionik·sa para-mehaničkim rasprašivanjem, tip TKZ-4. Ima rucsijalni vrtložnik sa konusnim rasprauivanjem~ Područje regulacije iznosi 20-100%. Pritisru~ pare 0,2-0,4 MPa. Kapacitet 3-16 t/h •.
198
3
b)
~
2
~r
Sl. 132
Oznake: l ~ dovod mazuta, 2 - dovod pare, 3 - glava LL - vrtložnik, 5 - rasprašivač
mlaznic~
199
Slika 133. - Glava gorionika Oznake: l - dovod mazuta, 2 - dovod pare Na slici 133. prikazan je jednostavni gorionik na mazut gde se rasprašivanje mazuta vrši sa parom 3-6 bar • Pogodan je za teški mazut. Para treba da ima 1-2 bar veći pritisak od mazuta.Opseg regulisanja količine goriva iznosi 1:10. Kapacitet gorionika iznosi 0,5-1 t/h.
5 fi lt e
Slika 134.
~
Glava gorionika u preseku
Oznake: l - dovod primarnog tečnog goriva, 2 - dovod sekundarnog tečnog goriva, 3 - dovod pare, 4 - pločica, zamenljiva sa 0 1,5-6 mm, 5 - ložište.
200 Pritisak mazuta iznosi 2-10 bar • Pritisak pare iznosi 3-12 bar. Kapacitet gorionika je 1,5-2,5 t/h. Opseg regulacije iznosi 1:5. Na slici 135. dat je dijagram procentualnog sadržaja 02, co2 i co po jedinici zapremina u dimnim gasovima u zavisnosti od koeficijenta viška vazduha (lamda). Gorionik SAKE, tip
SID/~100
Ovaj gorionik se ugradjuje na kotlove koji se·lože mazutom. Glavni delovi i oprema gorionika jesu: kućište, elektromotor, regulator količine i pritiska goriva, ventilator za primarni vazduh, elektromagnetni·ventil za butan-gas, brzozatvarajući ručni ventil za mazut, elektromagnetni ventil za mazut, ventilator za sekundarni vazduh, osovina gorionika, rasprašivač goriva, transformator i foto-ćelija. Gorionik je prikazan u preseku na sl. 137.
Ceo _,orionik je montiran na jednu matalnu ploču. Ploča je učvršćena na šarnire oko kojih se može zaokretati. Ovo omogućava čišćenje i pregled gorionilca, po prest':?ku rada kotla, čisti se rasprašivač gorionika od gara i koksa. Elektromotor obrće osovinu gorionika, pomoću,klinastih kaiševa, sa oko 4000 do 5000 o/min. Na osovini se nalazi ventilator sekundarnog vazduha. Količina vazduha se reguliše sa odgovarajućom klapnom ispred ventilatora. Sekundarni vazduh služi za·podešavanje sago;-evan.i a i obl; 1"" n 1ATrJena. Na kra~u oscwine gorionU::a na l az i se rasprašivač mazuta. On je u obliku čaše otvorom okrenut prema ložištu kotla. Gla_vn_iln r-eg'Ll!atorom se podešava količina goriva potrebna za loženje. Višak goriva se vraća rezerVoar; Glavni re;..-zervoar je sa jednom polugom vezan sa klapnom za podešavanje primarnog vazduha. Promena količine goriva vrši se pomeranjem ruči ce na skali glavnog regulatora. Ovom manipulacijom menja se i količina primarnog vazduha.
uradni
Bez obzira što se opterećenje kotla menja, a time i ko-
201 ličina goriva, pritisak goriva ispred glavnog regulatora ostaje ----------4!epromenjen. Ovo sa_postiže na taj način što je u glavni regu, lator ugradjen jedan ventil, podešen tako da se otvara čim pritisak goriva poraste iznad radnog. Kapacitet gorionika je od 120-900 kg/h.mazuta. Sekundarni napon transformatora iznosi 5000 v.
Postupak_pri paljenj~ goriva i kretanju kotla u pogon bio bi sledeći: temperatura mazuta u radnom rezervoaru treba da bude na ok~ 50°0. Uključuje se doturna ptimpa za mazut. Mazut prolazi kroz finalni zagrejač ispred kotla i- pošto je glavni regulat~r zatvoren, kao i ventil, preko obilaznog voda mazut se vraća nazad u radni rezervoar. Obilazni ventil za vraćanje mazuta u radni rezervoar se reguliše tako da pritisak mazuta ispred glavnog regulatora bude 2-4 atn. Recirkulacija goriva traje sve dok mu temperatura u finalnom grejaču ne poraste na 90 do 100°0, što odgovara viskozitetu od 5-? 0 E. Na slici 136. predstavljena je tabla sa Uredjajima za puštanje gorionika u rad i kontrolu ložišta •. Uključemje gori?nika i paljenje mazuta vrši se na sledeći način: ručica_glavnog regulatora se postavi u polazni položaj. Glavni prek:i.dač na tabli se postavi u položaj "kretanje". Tog momenta pali se sijalica 5 sa signalom "smetnje". Pritisne se na taster T, pali se sijalica "pogon" i istovremeno kreće ventilator za p~imarni vazduh, ventilator sišuće promaje i elektromo.tor za okretanje osovine gorionika. Sijalica "smet~je" s'e gasi.· Posle oko l min, pali se sij alica "provetravanje". Tada se ručno otvara ventil boce sa butan-gasom i aktivira elektromagnetni ventil. Čim se dobije plamen butan-gasa, otvara se brzozatvarajući ventil za mazut. Kada je paljenje mazuta izvršeno, gasi -se sijalica "provetravanje". Za vreme normalnog rada kotla sijalica "pogon"stalno svetli. Ručica· glavnog regulatora se postavi u takav položaj da regulator propušta dovoljnu količinu mazuta, obzirom na opterećenje kotla. Izvrši se podešavanje količine sekundarnog vazduha. Plamen u ložištu je stalno pod nadzorom fotočelije. Meo se tokom pogona kotla ugasi plamen u ložištu, fotoćelija
202
deluje na isključenje elektromotora za gorionik i na zatvaranje elektromagnetnog ventila za mazut. Sijalica "pogon" se gasi a pali se sijalica "smetnje" i svira sirena. Odmah treba zatvoriti brzozatvarajući ručni ventil za mazut. Pre ponovnog paljenja goriva i puštanja u rad gorionika, ložište kotla se mora dobro provetriti, s obzirom.da je ozid kotla u usijanom stanju i da se mogu obrazovati gasovi od mazuta, koji bi izazvali eksploziju ležišta. Na slici 137. su date sledeće oznake: l - elektromotor ~a pogon gorionika, 2 - remenica elektromotora, 3 - remenovi, 4 - osovina gorionika, 5 - klapna za regulisanje sekundarnog vazduha, 6 - ventilator za sekundarni vazduh i 7 - šolja za rasprašivanje goriva.
r~
-
.....-J
-ft() ill_,
-
L.
~
co.
~ ~---,
~
..: ........
CD
~
..l.
~
_l_
..._ 5
~
~
-
I
~
--1
~
o
'
l
t-
a..-..+-~
Drt 0.1
O
1.0 1.1 1,4
(C (ll .2.0 A-
Slika 135.
If !
# -~~N
-.rt\3--(.)4---+tt
R~-mA
( ~
Sliks 136.·
;t·
.• R.
~~
-$--T
20.3
Slika 1.37.
LOŽIŠTE ZA GASOVITO GORIVO U novije vreme gasovita goriva se sve više koriste za loženje kotlova. Ovo gorivo ima sve više prednosti nad čvrstim i tečnim gorivima; rukovanje i regulisanje rada kotla je olrucšano, tokom sagorevanja i prenošenja toplote na grejne, površine kotla e;ubici toplote su manji. No prljaju se c;rcjne povri:inc, uslovi rada su daleko bolji. Najviše se koristi zemni gas. Ložišta za gasovita goriva moraju biti tako gradjena da omoguća vaju pravilan razvoj plamena pri svim opterećenjima kotla, bez udaranja plamena po ekranskim cevima ili ozidu.
204
Ul-~
NAI.AZJSTA
u
UJ-65 baTO
baTO
SSSR
~~
ICOHPRE!l!RSI
54~
STANICE
G4SNA RAMPA
fXJRJONtK
~w.w;JH
MRS
GMRS
3-6 bara
KOD POTRO~đA GASA
Slika 138. - Transport i distribucija zemnog gasa ~~
~~~ ~!5~
~
ll
Cl if
l
~~
~
~
l
~~ =l"=
l
l
~
..
§ ii:
1( ~
l
l
l--i*-4------- 3lVJi
s ~~ gj~
11: i l
l l< ii1 l 5~ l
l
3N13'1tf~VcJ --------~>f'l----'
Slika 139. - Šema Glavne merno-regulacione stanice
205
G_& 1
RAMPA .DRUGOG GORIONIKA
$lika 140.
Šema instalacije gasa kod
Oznake na sl.l40 l zasun 2 el.mag.ventil 3 filter 4 ventil za odzračen~e 5 ventil sigurnosni 6 manometar 7 - regulator pritiska 8 - impulsni cevovod za regulator pritiska 9 - ventil sigurnosti 10 - manometar ll zasun 12 - ventil za. kontr.plamena 13 ventil za odzračenje 14 - manometar 15 termometar hvatač nečistoće 16
potrošača
17 el.mag.ventil 18 - davač za blokadu 19 - davač pritiska gasa za blokadu 20 ventil za odzračenje 21 - regulator prit.gasa 22 el.mag.ventil 23 - brzozatvarajući ventil 24 - el.mag.ventil 25 - regulator gasa i vazduha 26 - manometar za vazduh 27 davač za blokadu nestanak vazduha 28 - klapna za vazduh 29 - manometar 30 cev za startna paljenje 31 - gorionik 32 - fotoćelija
206 Temperatura paljenja u vazduhu bez dodira sa plamenom: 490°C
- butan (C4H10 ) - metan (CH4 )
645°C
- vodonik (H2 ) - zemni gas
530°C 640°C
Granica zapaljivosti gasovitog goriva, donja i gornja, u smeši sa vazduhom, je područje koncentracije u koii•~ Ge se Gas zapali ti pri dovodjenju toplote. d. g.
g.g. (9G gasa u
3396
7096 vazduhu)
1596
6496
- koksni gas
596
3396
- suvi zemni gas
596
15%
- gas iz visokih
peći
- generatorski gas
Postoji velika opasnost od eksplozije gasa u ložištu kotla i dimnim kanalima i od požara u gasnoj postanici kao delukotlovskog postrojenja. Rad i regulisanje rada kotla vrši se automatskom termičkom komandom. Moraju da postoje posebni osiguravajući uredjaji koji sprečavaju e~sploziju. U slučaju smanjenja pritiska gasa ili vazduha ili nestanka plamena u .ložištu, odgovarajući uredjaji treba da spreče dalje
207 proticanje gasa. Ložište i dimni kanali su obezbedjeni eksplo----------~ivnim-k±apnama.UredDaĐi-za-b1okadu-mora6u-da-onemoguće-pal~e-~---
nje gasa pre nego što se ne izvrši potpuno provetravanje ležišta i dimnih kanala. Gas se pali električnom varnicom preko svećice sa naponom od 10000-15000 V ili sa plamenom butan-gasa koji neprekidno sagoreva. Zemni gas ima 35000 kJ/m3. Za sage-· revanje l m3 zemnog gasa potrebno je oko 20 m3 vazduha. Izlazna brziJ:?.a gasa na mlaznici iznosi oleo 120 m/sec., a vazduha 25/4-0 m/sec. Gorionici svojom konstrukcijom treba da omoguće dobro mešanje gasa i vazduha. Rade sa viškom vazduha od 1,02 1,03. Gorionici za mffiJ.je kotlove imaju kapacitet od 100-4-00m3/h, dole .za veće kotlove njihovi kapaciteti iznose od 650-8500 m3/h. Obzirom na pritisak gasa, imamo gorionike za niski pritisak od l kPa - 5 kPa, pa sve do visokog pritiska od 6 bar • Prema dovodu gasa imamo: - gorionike sa centralnim dovodom gasa - gorionike sa obodnim dovodom gasa - gorionike sa kombinovanim dovodom gasa (centralnim i obodnim) Opterećenje
gorionika može da se
kreće
u opsegu 1:10.
Slika 14-1. Na slici 14-1. vidi se gorionik jednostavne konstrukcije za manje kotlove. Oznru(e: l - dovod gasa, 2 - dovod vazduha, 3 - komora za mešanje i 4 - dovod sekundarnog vazduha. Pritisak gasa 20~30 KPa, kapacitet gorionika iznosi l00~4-00m3/h.
208
Slika 142. - Šema gasnog gorionika sa centralnim dovodom gasa Oznake: G - dovod prirodnog gasa, B - dovod vazduha i 3.a - vrtolomnik.
- ___o;}
Slika 143. Gorionik prirodnog gasa, prikazan na slici 143. odlikuje se mogućnošću-dobrog mešanja gasa i vazduha i prednošću što se ovo mešanje izvodi pre nego što je mešavina zahvaćena plamenom ~z ložišta kotla. Kapacitet gorionika iznosi 650 m3/h i više, u zavisnosti od veličine kotla.
209
Oznake: l - dovod gasa, 2 - dovod vazduha, 3 ~ mlaznice za vazduh, lj. - cevi za do-"llOd__gasa, 5 - ml aznice--Za-gas,-6------komora--za~~ gas, 7 - usmerivač plamena.
'\
Slika 144.
Gorionik sa centralnim dovodom prirodnog gasa prikazan je na slici 144. Oznake: l - cev za dovod gasa, 2 - mlaznica, 3 priklopka za vazduh, 4- difuzor za vazduh, 5- kućište gorionika. Opseg regulacije gasa iznosi 1:10. Za loženje prirodnim gasom velikih plamenici sa centralnim dovodom gasa preko mlaznicom i obodnim dovodom gasa kroz cevi bližno 50% gasa propušta se kroz središnju obodne cevi.
kotlova, koriste se središnje cevi sa sa mlaznicama. Pricev, a 50% .kroz
Noviji gorion~c~ za gas grade se za kapacitete od 650-5000 m3/h prirodnoG gasa.
211
iznosi 2, 5-3 lePa.
Slika 146. Oznrute: l - koplje za mazut, 2 - mlaznica za mazut, 3 - tangencijalni lopatični registar, 4 - regulirajući šiber za vazduh, 5 - štitnik gasne mlaznice, 6 - dovod vazduha, 7 - dovod vazduha za hladjcnje glave gasnog gorionika, 8 - konus gorionika, 9 .;. kanal za paljenje. Kapacitet eorionika 2,5-3 t/h mazUtP. n~ 3C'C'0-3500 ::13/h. Kombinovani gorionik CKB prikazan je na slici 147. Ima tangencijalno-aksijalni dovod vazduha preko razdelnika u kanalu i centralni dovod vazduha za hladjenje mazutne mlaznice. I·1azut se rasprskava parom. Kapacitet gorionika je 4,6 t/h mazuta, sa pritiskom od 4;5 I1Pa i pritiskom pare 0,2 MPa. Dovod gasa se vrši centralnim korutsijalnim kanalom i obodnim cevima. Kapacitet 4500-5000 m3/h.
212
flllWf?'~:~~ Slika 147. Ozna~e:
l i l - dovod vazduha, 2 ~ tangencijalne lopatice,_ 3 - aksijalne lopatice, 4 - koplje sa mlaznicom za mazut, 5 - dovod vazduha, 6 - dovod gasa, 7 - obodni dovod gasa, 8 - ekranske cevi u ložištu.
Slil:a lLI-8. - Kombinovani gorionik za mazut i zemni gas
213 Na slici 14-8. prikazan je kombinovani gorionik mazutgas, kapaci tet 2, 5 t/h mazuta, 3000-3500 m3/h gas a. Pri tisak gasa 20-50 kPa; pritisSk vazduha 2-3 kPa. PREGREJ AČ PARE
Služi za prevodjenje zasićene vodene pare u pregrejanu vodenu paru, ne menjajući joj pritisru~. Para iz doboša ili paroskupljača struji ltroz snop zmijastih cevi malog prečnika, obično 20-4-0 mm. Ove cevi su izložene uticaju vrelih dimnih gasova.Pregrevanje vodene pare vrši se iz više razloga: - Pošto se pregrevanje pare vrši pri nepromenjenom pritisku, porašće.specifična zapremina pare (m3/kg); - Pošto je specifična zapremina pregrejane pare veća, njena potrošnja za pogon'parnih turbina biće manja; - Pregre~arljem vod~ri~ pare.povećava se njena entalpija, odnosno toplotni sadrž8.j (kJ/kg), te ona u odgovarajućim mašinaoa može da izvr8i veći raci; .
Slika 14-9.
214
Slika 151.
Slika 150.
\ l l l lJ l . -·
l
Slika 152. - Ekspanzijom (širenjem) i~ićene vodene pare obrazuju se velike količine.kondenzata koje ometaju rad mašina, što nije slučaj sJ pregrejanom parom. .
~rema mest~
ugradnje,
pregrejače
ozračene
pare delimo na i konvektivne. Kod konveh~ivnih pregrejača pare prenos toplote se vrši strujanjem vrelih dimnih gasova oko zmijastih cevi pregrejača. Konvektivni· pregrejač pare se ·ugradjuje u drugi promajni kanal parnih kotlova sa vodogrejnim cevima. Kod kotlova sa plamenim cevima i kotlova sa grejnim cevima, pregrejač pare je
215 smešten u
dimnjači.
Ozračeni pregrejač
pare je smešten u ložištu kotla. Izložen je temperaturi ležišta. Prenos toplote na cevi pregrejača vrši se putem zračenja plamena i usijanih čestica, kao ·i strujanjem dimnih gasova. Obzirom na konstrukciju i način ugradnje pregrejač pare može biti: viseći, ležeći i spiralni. Viseći i ležeći pregrejač pare se sastoji od snopa zmijastih cevi i kolektora za zasićenu i pregrejanu paru. Cevi pregrejača su bešavne a izradjene su od legiranog čelika otpornog na koroziju i visoke temperature. Na slici 1~9 prikazan je viseći pregrejač. Na slici 150 i 152 prikazan je ležeći pregrejač. Ugradnja visećeg pregrejača je lakša. Cevi ležećeg pregrejača se postavljaju na nosače, koji ih drže na podjednakom odstojanju radi boljeg prenošenja toplote vrelih dimnih gasova. U slučaju ogorevanj·a ovih nosača, cevi se usled sopstvene težine sležu i onemogućavaju dobar prenos toplote sa dimnih gasova. Spiralni pregrejači pare se ugradjuju u dimne komore lokomotivskih i lokomobilskih kotlova. Pregrejač pare može biti nepravilno dimenzionisan. Ako stalno daje suviše pregrejanu paru, treba smanjiti broj zmijastih cevi (grejnu P,Ovršinu). Ako stalno daje nedovoljno pregrejanu paru, treba povećati broj zmijastih cevi (grejnu površinu). Zbog toga se pri montaži pregrejač~ pare na kolektorima za zasićenu i pregrejanu paru ostavljaju slepi priključci, slika 151. Kretanje vrelih dimnih gasova i pregrejane pare može da bude istosmerno,prikazano na slici 153 ili suprotnosmerno, prikazano na slici 15~. Kod suprotnosmernog kretanja postiže
Sl. 153
Sl.
15~
216 se veća temperatura pregrejane pare. Prenos toplote je veći zbog veće temperaturne razlike fluida. Temperatura pregrej~ane pare se kreće od 320-550°C. Brzin~ pare kroz pregrejač iznosi od 10-25 m/sec• Brzina je manja ukoliko je veći pritisak pare kako bi se smanjili nidraulični gubici. Kod manje brzine pregrejane pare od 12 m/s cevi nisu·dovoljno hladjene, dolazi do pregrevanja. Hora se voditi računa da ne dodje do pregrevanja cec·::. :;:regrejača pare tokom pripreme kotla za pogon, dok para ne struji kroz pregrejačeve cevi. Prethodno treba pregrejač pare napuniti kondenzatom. Ako se kotao puni napojnom vodom temperature veće od 100°C, doći će do deli:::ličnos is::;;ar2.'la~;;e. vode i ako je pregrejač spojen sa dobošem_kotla u njemu će para kondenzovati, tako daje on obezbedjen od pregrevanja tokom pripreme kotla za pogon. Ventil za izduvavanje pregrejača pare, ostaje malo otvoren celo vreme pripreme kotla za pogon. Do pregrevanja i deformacije cevi pregrejača pare može doći i pri ot'Jaranju ventila sigurnosti na kotlu. Tada se usporava strujanje pare kroz 8:::-;i pi:egrejača. Zbog toga treba ventil sigurnosti na pregrejaču podesiti tako da se on prvi otvori pri povećanju pri tiska u lwtlu iznad radnog. Ozbiljna oštećenja cevi pregrejača pare mogu nastupiti u slučajevima kada kotao duže vremena radi sa visokim alkalnim brojem. Vodena para nosi sa sobom čestice h~mikalija i ono oe talože u zmijastim cevima pregrejača. Pošto je . ovaj talog . loš provodnik toplote a teško ga je očistiti, doći će do pregoreva.nja cevi pregrejača pare. Zakrečavanje zmijastih cevi pregrejača.pare može da nastupi i u slučajevima nepažnje pri uključe nju kotla u paJ.'ovodnu mrežu. Ako se kotao trenutno optereti doći će d.o povlačenja vode u pregrejač pare. Njenim isparavanjer;J u pregrejaču se. taloži čvrst ostatak, što takodje dovodi do pregorevanja cevi. Ukoliko pregori, neka od cevi pregrejača pare, kraćim isključenjem kotla iz pogona, moguće je pregorelu cev začepiti. Hora se pri tom voditi računa da se začepljavanjem pregre,jačl:ih cevi smanjuje njegov kapacitet i da može doći do gušenja pare u njemu.
217 Oprema pregrejača pare: ventil sigurnosti, ventil za punjenje i pražnjenje pregrejača, termometar za pregrejanu paru, manometar za pregrejanu paru, duvač gara i termo'električni t~r mometar za daljinsko pokazivanje temperature pregrejane pare. Uredjaj za regulisanje temperature pregrejane pare Pregrejač
pare treba da daje paru odredjene temperature, prema zahtevu potrošača. Ako je .'temperat).lra pregrejane pare veća može doći . do oštećenja turbin~'kih 16~~tica. Da,; ' bi se . tempe. ;· . ~/;, ~ .:·'I·~ ·","ratura pregrejane pare održala·;i;i..;odredjeri;im':' granicama, na !<::otlove se ugradjuju razni uredj~Ji ia' regulisanje temperature pregrej ane pare. Mogući su sledeći.načini ~~guiisanja temperature pregrejane pare: · ·.· ·. :. · - u cevovod pregrejane pare se ubrizgava kondenzat, - u cevovod pregrejane pare se ubrizgava zasićena p~a, - pomoću medjulwnektora u vidu hladnjaka kroz 1:olc;l:toY" se propušta pr9menljiva količina v~de, - hladjen,je pregrejane pare p6vršinskim hladnjakom, - razmenom toplote para-para (bifluks), - razmenom toplote gas-para~para (trifluks), - recirkulacijo~·dimnih g~sova 250-350°C, - pomoću klapni upušta se.:marija. ili. veća količina dimnih gasova preko P,regr~j~ča~ .~ · .. '..•
t
~
··,~
Na sl.l55, 156 i 157.. vide, sei<:Ur~djaji, za~:.regulisanje temperature pregrejane pare· ubrizgayan~em ·I~:oncte:":bzata.
·.. :·r·r;::, ~~~ '. :;.·.......
. :,
,
218
Oznake na sl.l55: l- Ubrizgavanje kondenzata 2- Kavez sa kuglicama 3- Termometar 4- Ventil za kondenzat 5- Daljinski pokazivač temperature f ~
Sl. 155
Sl. 156
219
Sl. 157
Na slici 158 vidi se šema regulisanja temperature pregrejane pare ubrizgavanjem zasićene pare.
Slika 158 - Regu1isanje roešanjero pare 1-
Zasićena
para; 2- Pregrejana para;
3- Ventil za mešanje.
220 Na slici 159 vidi se šema regulisanja pregrejane pare preko izmenjivaca toplote.
tempe~ature
·+--
~4
Izmenjivač
Oznruce: l-
voda-para, 2- Primarni pregrepare, 3- Kolektor, 4- Sek. preg.pare, 5- Kolektor. jač
Na slici 160 data je šema regulisanja temperature pregrejane pare sa površinskim hladnjakom.
l
Sl. 160 - Hladjenje pare površinskim hladnjakom l. Parni dobon; 2. Površinski hladnjak parc; 3. Primarni pregrejač; L~-. Sekundarni pregrejač; 5· Trokraki ventil.
221 Na slici 161 ~ematski je prH:azano regulisanje temperature pregrejane pare sa razmenjivačem pregrejana para-zasićena para (bifluks).
5
Sl. 161 ;.. . Razmenjivač toplote para-para (bifluks) l. Ulaz primarne pare; 2. Izlaz sekundarne pare; 3. Ulaz sekundarne pare; 4. Izlaz primarne pare; 5· Trokraki ventil. Na slici 162 prikazan je razmenjivač toplote gaspregrejana para-medju pregrejana para (triflwcs). DETAlJA
Sl. 162 - Razmenjivač tollote gas-para-para(trifluks) l. Sabirnik primarne pare; 2. Sabirnik sekundarne pare; 3. Cevi za primarnu paru; 4. Cevi za sekundarnu paru; 5. Odstojnik. ,
222 Razmenjivači
toplote, bifluks i triflw~s, primenjuju se za regulisanje toplote pregrejane i medjupregrejane pare. ZAGREJAČ
VODE
Služi za zagrevanje vode za napajanje kotla. Ugradjuje se u kanal izlaznih dimnih gasova. Za zagrevanje vode se koristi toplota izlaznih dimnih gasova. Grejna površina zagrejača vodese odredjuje tako da on zagreva vodu na temperaturu za 20-50°C nižu od temperature ključanja u kotlu. Pre ulaza u zagrejač vode, voda za napajanje kotla se predgreva na temperaturi od l00-200°C, radi toga da bi se izbeglo rešenje dimnih gasova i korozija grejnih površina zagrejača vode. Za svakih 10°C povišenja temperature napojnoj vodi štedi se u gorivu za oko 1%. Koristi od zagrejača vode jesu: se kapacitet kotla. ~· - Povećava se stepen iskorišćenja kotla. Kotao nije izložen uticaju hladne vode za napajanje. Povećava
Po konstrukciji zagrejači vode za napajanje kotlova mogu biti sledeći: rebrasti zagrejači vode i čelični zagrejači vode. Rebraste cevi su horizontalno postavljene u dimni kanal i na krajevima povezane sa kolenima. Izradom rebrastih cevi povećava se grejna površina i njihova čvrstoča.
Slika 163
223 Kod l~otlova visokih i vrlo visokih pritisaka ugradjuju se čelični zagrejači vode. Sastoje se od glatkih cevi preč nika od 30-50 mm. Ccvi su zavarene za lcolektore. Kod ovih kotlova ne mogu se upotrebiti :rebrasti zat;rejači vode, pošto oni izdržavaju pritiske do '+5 bar. Na slici 163 predstavljena je rebrasta cev zagrejača vode. Na slici 164-' predstavljena je če lična cev zagrejača vode. Zagrejač vode 'trpi pritisak pumpe za nap aj anje kotla ili priti sal:;: l;:otla, a sve u zavisnosti od toga gde je postavljen automatski uredjaj za napajanje kotla. Voda protiče brzinom od 0,2-0,3m/sec., kroz cevi zagrejača vode.
( (
\'Fl====="'
........-,i
~
)
\r=l===..JJ+\
--------w+++
""'==~.......:.\ ~~.
Slika 164Na slici 165 predstavljen je sklop rebrastih cevi zagrejača vode. Zagrejač vode ima sledeću opremu: manometar, termome. .. ·._;o:~·.:' \-\.#··~,_,.J......:_ e.. ~~r, vontil oi~urnosti, ventil pražnjenje i duvač gara. .....
Slika 165
224 ZAGREJAČ
VAZDUHA
Služi za zagrevanje vazduha potrebnog za sagorevanje goriva u ložištu kotla. Zagrejač vazduha koristi toplotu izlaznih dimnih gasova. Ako se radi o kotlovima sa vodogrejnim cevima, zagrejač vazduha je poslednji uredjaj koji se ugradjuje u dimni kanal. On može da zagreje vazduh na tempera..:u 120-200°C. Alec se radi o kotlovima specijalnih lco.nstrukcija grejač vazduha se ugradjuje u dimni kanal pre zagrejača vode. U tom slučaju zagrevaju vazduh na temperaturu 400-500°0. Fovii3enj em temperature vazduha za 20-25°0 štedi se oko 196 goriva. Koristi od zagrejača vazduha su sledeće: v ...
- Deo toplote izlaznih dimnih gasova, preko vazduha za sagorevanje, vraća se u ložište lcotla. - Zagrejan vazduh ubrzava sušenje uglja, brže izdvajanje ugljovodonika,bolje i brže sagorevanje goriva. Zagrejan vazduh manje rashladjuje ložište kotla. Sve ovo povećava produkciju pare i stepen iskorišće nja kotla. Po načinu dejstva zagrejači vazduha mogu biti rekuperativni ;i: _;r>_egenerati vni. Rekuperativni zagrejači vazduha su nepokretni, sagradjeni su od rebrastih cevi ili ploča. Sa jedne strane cevi ili ploča struje izlazni dimni gasovi a sa druge s~rane struji vazduh odnoseći toplotu. Dimni casovi struje kroz cevi 2. vazdul:J. struji oko cevi. Kod zagrejača vazduha od ploča, kroz vertikalne kanale struje dimni gasovi a kroz horizontalne kanale struji vazduh. Ploče su debljine oko 3 mm,a širina kanala iznosi oko 25 mm.Zagrejači vazduha od ploča su bolji od. zagrejača sa cevima, jer imaju veću zagrevnu površinu. Potreban je manji prostor za njihov smeštaj. Lako se održava čistoća grejnih površina. Ovaj zagrejač vazduha je predstavljen na slici 166. Sa l je označen ulaz vazduha, sa 2 - izlaz, sa 3 su označene klapne za propuštanje gasova, sa ~ - izlaz gasova.
225
--
Regenerativni zagrejač vazduha sastoji se od bubnja izdeljenog na sekcije. Sekcije su ispunjene sa limovima. Jedna polovina zagrejača je smeštena u dimni kanal a druga polovina u vazdušni J~anal. Bubanj ima na obodu zupce, te se pomoću elektromotora i reduktora neprekidno obrće, od 3-5 puta u minutu. Visina bubnja dostiže i do 2_m a prečnik do 6 m. Pre~ nos toplote je neprekidan. U jednom trenutku lero z polovinu bubnja koji se nalazi u dimnom kanalu, sa gornje strane struje dimni gasovi i ~a~revaju limove. Kroz drugu polovinu zagrejača, koja se nalazi u vazdušnom kanalu, sa donje strane struji vazduh, zagrevajući se. Temperatura zagrejanog vazduha dostiže do 350°C. Limovi su od aluminijuma ili čelika debljine 0,5 mm, talasasto su ispresovani. Zagrejač je snabdeven sa gornje i donje strane duvačima gara. Ve~i regenerativni zagrejači Slika 166 vazduha imaju ugradjene uredjaje za pranje limova na licu mesta. · Kod ovih zagrejača vazduha pojavljuje se problem rešenja sumporne kiseline na izlaznoj strani dimnih gasova. Da bi se ovo predgrejač vazduha koji zagreva vazduh do oko 50°c. Proste je konstrukcije, ima veliku zagrevnu površinu, kvarovi su vrlo retki. Ovaj zagrejač vazduha je prikazan na slici 167. Oznake: sa l je označen uredjaj za obrtanje zagrejača, sa 2 je označen zupčanik na zagrejaču, sa 3 su označene sekcije ispunjene limom, sa 4 je označena pregrada izmedju dimnog i vazdušnog ka~ nala• i
226
·-·
Sl. 167
Na slici 168 vidi se obrtni zagrejač vazduha sistema ljungštrem. Strelicama sa leve strane prikazano je strujanje vazduha kroz limove zagrejača radi zagrejavanja. Strelicama sa desne strane prikazano je strujanje dimnih gasova radi zagrevanja ~imova zagrejača. Zbog dejstva toplote dimnih gasova, ležišta zagrejača se neprekidno hlade vodom. Kod veći ne zagrejača ulje prinudno cirkuliše kroz ležište. Kod kotlova velikih kapaciteta montiraju se po dva paralelna obrtna zagrejača vazduha. Podmazivanje je centralizovano, jedna cirkulaciona pumpa za oba zgrejača.
227
.
.
Sl. 168 - Obrtni zagrejač vazduha sistema ljungštrem. Strelicama sa leve strane prikazano je strujanje . vazduha kroz limove zagrejača radi zagrejavanja. Strelicama sa.desne strane prikazano je s:truj·anje dimnih gasova radi zagrevanja limova zagrejača. Zbog dejstva toplote dimnih gasova, ležišta zagrejača se neprekidno hlade vodom. Kod većine zagrejača ulje pri~udno cirkuliše kroz ležišta.
228
ARI1ATURA P ARNOG KOTLA
Ona služi za kontrolu rada parnoga kotla i upravljanje parnim kotlom uz obezbedjenje sigurnosti rada kotla u pogonu. Svruci kotao mora imati odredjenu armaturu predvidjenu tehničkim propisima. Armatura parnog kotla se deli na armaturu parnog i armaturu vodenog prostora.
Sl. 169
Aparati za pokazivanje vodostaja u kotlu
Sl. 170
Sadržaj vode u parnom kotlu se kontroliše pomoću vodokaznih stakala i probnih slavina. Parni kotao mora da ima dva vodokazna stakla ili jedno vodokazno staklo i dve probne slavine. Kotlovi sa malim sadržajem vode
229 imaju po dva vodokazna stakla. Probne slavine se postavijaju na kotlove sa velikim sadržajem vode. Vodolcazno staklo može biti od staklene cevi, slika 169 i staklene ploče, slika 170. Staklena cev se upotrebljava za prit·iske do 12 bar. Prečnik cevi se kreće do 20 mm.a dužina 280-350.mm. Staklena cev je ugradjena u odggvar_aj-uća_ležišta_sa_zaptivačima.-Gornji-deo-------vodokaznog stakla je pomoću armature spojen sa parnim prostorom a donji deo sa vodenim prostorom kotla. Na donjem delu armature vodokaznog stakla ugradjen je ventil za izduvavanje (odmuljivanje).
Za više i visoke pritiske uarmaturu vodokaznog stakla ugradjuje se stru{lena ploča debljine.l5-20 mm. Sa unutrašnje strane ploče imaju vertikalne l::anale radi jasnijeg uoča vanja vodostanja u kotlu. Prelamanjem svetlosnih zrakova,deo staklene ploče u vodenom prostoru postaje taman a u parnom prostoru svetac. Poznata su Klingerova refleksivna stakla. Rade se od kvalitetnog stakla koje izdržava visoke prittske i visoke temperature. Vodokazno staklo od ploče može da služi 3-4 meseca. Vele trajanja stakla zavisi od pažljivosti pri pakovanju u armaturu i postavljanja na kotao. Površine naleganja na armaturi treba da budu ravne. Za vrlo visolce pritiske i temperature preko staldene ploče se stavlja liskun debljine 0,1 r.un i deblji ili se vodokazno strudo pravi od debelog liskuna. U toku smene, vodokazno staklo treba jedanput izduvati i uveriti se u njegovo ispravno pokazivanje. Pomoćne mehaničl;:e
naprave za pokazivanje vodostaja u kotlu
Ove naprave nisu predvidjene tehničkim propisima,ali pomažu pri kontroli nivoa vode. Postavljaju se na kotlove sa strmim vodogrejnim cevima i ekranisane kotlove lcod kojih je vodokazno staklo dosta visol:o. Njihovo pokazivanje se prenosi
' 1
230 na daljinu, instrument sa slcalora se no.lazi na tabli ispred kotla, na visini 2-2,5 metra. Na slici 171 pril:azan je Hanemanov uredjaj ,. za daljinsko pokazivanje vodostaja u lwtlu. Sa l je označen plovak, sa 2 uredjaj l~oji prenosi kretanje plovka, sa 3 stru
t··1
l
Sl.l71
u kotlu menja se i položaj plovka. Kretanje plovka se preko uredjaja prenosi na klip (4). Stakleni cilinder je osvetljen tako da gornji deo, kretanjem klipa, postaje svetac a donji deo taman. Na slici 172 predstavljen je diferencijalni manomeza daljinsko pokazivanje vodostanja u kotlu. Nivo vode u levom kraku je stalan. Nivo vode u desnom kraku U-cevi je promenljiv i on je isti kao nivo vode u kotlu. Promenom nivoa vode u kotlu menjaće se i nivo žive u sudu l. U ovom sudu se nalazi metalni plovruc, te·će se njegovo kretanje preko odgovarajućeg mehanizma prenositi na skalu instrumenta. Skala instrumenta može da bude označena sa.santimetrima ili sa tri bo-· je. (Plavo, belo i crveno - visoko, normalno i nisko vodostat~r
nje).
231
Sl. 172
IS
Slika 173
Slika 174
232 Na slici 173 prikazan je daljinski vodostanja u kotlu sa plovkom.
pokazivač
Oznake: l- kondenzaciona posuda; 2- plovak; 3- žica; 4- cev; 5- ventil; 6- pokazivač; 7- klip. Na slici 174 prikazan je daljinski dostanja u kotlu sistema IGEMA.
pokazivač
vo-
Oznake: 6- pokazivač; lO- kondenz .·posuda; ll- spojna cev; 12- posuda; 13- cev; 14- pokazivač; 15- tečnost za pokazivanje. za pokazivanje pritiska u kotlu
Ap~rati
Predvidjeni su tehničkim propisima.Parni kotao mora imati manometar za pokazivanje natpritiska. Manometar se vezuje sa parnim prostorom kotla. Na skali manometra, crvenom crtom ili nepokretnom kazaljkom, označen je najveći dozvoljeni radni pritisak kotla. Manometri se postavljaju i na pregrejače pare i na zagrejače vode. Po konstrukciji razlikujemo sledeće manometre: - manometar sa elastičnom (Burdonovom) cevi; manometar sa čeličnom membranom. Na slici 175 prikazan je manometar sa Burdonovom ceCev je elipsasco;:; PI'ese:C;;a na l~oju se pre:·wsi pritisal\: pare iz·kot1a. Pritisak teži da pretvori ovalni presek u okrugli i cev se ispravlja. Kretanje Burdonove cevi se preko odgovaraju ćeg mehanizma prenosi na kazaljku manometra~ Skala manometra je' označena u bar. Za pritiske do 60 bar elastična cev se pravi od mesinga. Za veće pri t iske elastična cev se pravi od čeli-· ka. K9tlovski manometar mora da pude plombiran i baždaren od za to ovlašćene ustanove. Da bi se održala odredjena elastič nost Burdonove cevi i da para ne bi oštetila manometar, cev koja dovodi paru savija se ispred manometra u 11 petlju 11 • Na taj
233 način
se obezbedjuje da u
elastičnoj
cevi uvel: ima lwndenza-
ta. Na slici 176 prikazan je manometar sa membranom. On se redje upotrebljava u kotlovskim postroJenjima pošto je otežano zaptivanje membrane. /
Sl. 175
Sl. 176
Ventili sigurnosti Predvidjeni su tehničkim prop~s~ma. Montirani su obično na dobošu ili paroskupljaču, pregrejaču pare i zagrejaču vode. Kada se poveća radni pritisak u kotlu za 0,25 do. 0,5 bar, ispuštanjem pare, ventil sigurnosti smanjuje pritisruc u kotlu na visinu radnog pritiska. Po konstrukciji se razlikuju dve vrste ventila sigurnosti, i to:
234- ventil sigurnosti sa polugom i tegom; - ventil sigurnosti sa oprugom. a
81.178 Ventil sigurnosti sa.polugom i tegom prikazan je na slici 177 i 178. Postavlja se na stabilne parne kotlove. Dopušteno je da težina tega bude do 600 N• Unutrašnji prečnik ventila ne srne da bude manji od 25 mm, niti veći od 100 mm. Ako je potreban ventil većeg prečnika onda·se postavljaju dva ventila sigurnosti. Pritisak na ventil ne srne da bude veći od 6 kN. Ako ventil sigurnosti propušta paru na nižem pritisku od radnog, znak je da su sedište ili poklopac ventila oštećeni. Tačke 1,2 i 3 treba da budu na istom nivou. Za kotlove savelikim sadržajem vode, površina preseka ventila sigurnosti se odredjuje: F
r:=..
?t~ v r~.M-O-
= 15 • Ak_
l ~TC.-:l-e'k:?
~ to -
. -Y'e.~
y
(mm 2 ), gde je
o--rrfuy~u~;:
Ak - grejna površina kotla u m2 ; p - pritisak u kotlu bar Y - specifična težina zasićene pare pri datom pritisku.
Kod kotlova sa malim sadržajem vode postavljaju se sigurnosni ventili sa velikim hodom (h), i to: h = (0,25-0,33) d, gde je d - unutrašnji prečnik ventila. Površina preseka ventila sigurnosti u ~vom slučaju biće:
J)-:_
~e:/, ~~
j;;
~ -11 ~
F
3, 7 D
235
~e/d
=;;
_,(v
-2
= -p
(mm ) , gde je D =
·
.
kg/čas
pare.
~----····-··----
Izračunavanje
težine tega i dužine poluge ventila
sigurnosti. Pritisak pare na ventil sigurnosti iznosi:
~d~.--------·--···---------··-~···--·· gde je: Gk težina poklopca
~4~-lO·P-Gk(N),
sa
nosačem
(N)
Ovaj pritisak
pa~e
na. ventil
stvaraćc
momenat
M ~
1
Ovom momentu će se suprotstavljati momenat poluge H2 i momenat tega pa je:
M3,
M 2
= Gp
• b i !·1
G • a, te imamo:
3
M = M2 + r1 ili P • e = Gp • b + G • a, pa će teži1 3
na tega biti: G
=
P • e -
Gp • b (N).
a
Slika 179
236
(
Za Gp je označena težina poluge a sa G je označena težina tega. Bez odobrenja inspektora parnih kotlova ventil sigurnosti se ne srne zameniti na parnom kotlu. Na slici 179 je predstavljen ventil sigurnosti sa oprugom. Postavlja se na pokretne i polustabilne parne kotlove, odnosno na mestima gde ima potresa i vibracija. Ugradjuju se i na kotlovima vrlo visokih_pritisaka.Pritisak ventila na sedište se podešava sa navrtkom l. Ventil sigurnosti na pregrejaču pare se podešava tako da pri povišenju radnog pritiska on prvi propusti višak . pare i normalizuje pritisak. Ako se pre otvori ventil sigurnosti na kotlu, pregrejač pare može da ostane bez dovoljne brzine pare, što bi dovelo do pregrevanja cevi pregrejača. NAPOJNE GLAVE
Parni kotao treba da ima dve napojne glave. Napojne glave se ugradjuju na cevovodu za napajanje kotla, ispred doboša. Ugradnja napojnih glava je predvidjena tehničkim propisima. Napojnu glavu sačinjava povratni ventil i ručni ventil. Za vreme rada kotla ručni ventil je stalno otvoren.Pritisru{ vode za napajanje kotla otvara povratni ventil i voda ulazi u doboš. Kada napojna pumpa stane, pritisak iz kotla zatvara povratni ven~il. Ručni ventil služi da se njegovim zatvaranjem odvoji od kotla cevovod za napojnu vodu~ u slučajevima opravke povratnog ventila ili cevovoda. Napojna glava je data na slici 180,a na slici 181 prikazan je povratni ventil.
237
Sl.l80
Slika 181 - Povratni ventil Naprave za automatsko zatvaranje glavnog parovoda u slučaju prskanja Ove naprave imaju zadatru~ da automatski zatvore strujanje pare iz kotla u parovod u slučaju njegovog pucanja. Time se sprečava pad pritiska u l{otlu i otklanja opasnost po život osoblja od dejstva pare i vode iz lcotla. Jedan od tih uredjaja je predstavljen na slici 182. Uredjuje se na glavnom pa-, rovodu u blizinLparoskupljača. Pri pucanju parovoda; para
238 protiče
velikom brzinom, iznad ventila 2 nastaje potpritisak, ventil se podiže i zatvara dalji prolaz pare. Ventil l je stalno otvoren. Donji ventil 2 se slobodno kreće po vodjici 3.
,1 \
--· ,_-
81.182
NAPRAVE ZA IZBACIVANJE I GAŠENJE ŠlJAKE
\
Kod srednjih i većih kotlovskih postrojenja, udalja. ._ _ ~izbacivanje) šlja1:e i pepela mora da bude neprelddno, dokle god kotao radi. Zbog teških uslova rada ovaj deo kotlovskog 'postrojenja je izložen većem habanju, koroziji, eroziji. i začepljenju.'zastoj u radu i kvarovi kod ovog postrojenja su češći. Ovo postrojenje zahteva. češće opravke i remonte, jer zastoj u izbacivanju šljake i pepela znači i istovremeno obustavu rada kotla. Obzirom da veća kotlovska postrojenja sagorevaju niskokalorične ugljeve sa dosta šljake, od 20-30%, dnevno izbacivanje pepela i Šljake može da iznosi od nekoliko stotina tona, pa dp 1000 tona i više.
-\..o·,.'
t.
239 Kod manjih kotlovskih postrojenja pepeo i šljaka se povremeno ručno udaljavaju. Pošto se radi o manjim količinama, izuzev teških uslova rada, drugih problema nema, niti zastoja u radu kotla. \ Izbacivanje i gašenje šljake i pepela uglavnom se vrši na sledeći način: - ručno izbacivanje, gašenje i udaljavanje; - mehaničko izbacivanje, gašenje i udaljavanje; - hidraulično izbacivanje i udaljavanje; - pneumatske izbacivanje i udaljavanje. Ručno se može iz'oaciva-ci uljaka i pepeo iz kot,lovsl~Ob postrojenja i kolicima odvozi ti do deponije _,samo ako se radi o manjim količinama, nekoliko tona dnevno~ Mehaničke naprave za drobljenje, gašenje i izbacivanje šljake i pepela montiraju se na kotlovskim postrojenjima srednjih kapaciteta, proizvodnje od 10~30 t/h pare. Najčešće se ugradjuju "Švabah" aparati i lančasti grebači. "Švabah" aparati se sastoje od metalne ol{rugle ka~e koso _postavljene ispod levl{a za šljaku. Kada je napunjena vodom. Pomoću elektromotora i reduktora, zvezda sa perajima u metalnoj kadi obrće se 2-3 o/min. Šljaka neprekidno pada u kadu, gasi se, zvezda sa perajima je zahvata drobi i izbacuje napolje u vagonet. Voda u kadi ujedno služi i kao zaptivač, onemogućavajući prodiranje hladnog vazduha u ložište. Vidi se na slici 183.
81.183
h
240
Lančani grebač se sastoji od metalne kade napunjene
vodom, koja je montirana ispod levka za šljaku. Pomoću elektromotora, reduktora i lančanika, lanci sa poprečnim grebačima neprekidno se kreću i sa dna kade odnose š lj alcu van kotlovskog postrojenja. Ovaj uredjaj se uspešno primenjuje kod sagorevanja sortiranog mrkog i kamenog uglja na lančanoj rešetki. Vide se na sl. 184., 185. i 186.
Slika 184. Na sl. 184. prikazan je lančani grebač za udaljavanje šljake. G'.rozC.ona l:o.da a montirana je ispod kotlovskog levka za šljalcu. Voda u kadi gasi šljaku i sprečava prodor vazduha u ložište.Lanac b sa grebačima pomoću el. motornog pogona udaljava Šljaku. Hidraulična instalacija za izbacivanje i transport pepela i šljake do deponije primenjuje se kod velikih postrojenja, proizvodnje stotinu i više tona .pare na čas. Ova instalacija može da radi sa vodom niskog ili visokog pritiska. Hidro-insta~:..cija nisk.ot; pritiska je prikazana na slici 18'7• Iz rezervoara l voda slobodnim padom kroz cevovod 2 ispira pepeo iz levkova 3, 4 i 5. Nešavina vode i pepela odlazi u bazen 6. Specijalne pumpe bagerske konstrukcije ovu mešavinu potiskuju do deponije šljake i pepela. Krupniji komadi šljake se prethodno d:robe u drobilicama.
t
24-1
Slika
185.
Slika 186. Ua sl. 185. i 186. prikazani su lančani grebači za gašenje i izbacivanje šljake.
242
f
81.187 instalacija visokog pritiska za izbacivanje šljake i pepela radi na sledeći način: šljaka iz levkova pada u metalnu kadu ispunjenu vodom. Kroz kadu se neprekidno kreće lančani grebač, zahvata šljaku i ubacuje je u drobilicu. Pumpe za ispiranje potiskuju vodu kroz ejektor, koji usisava i potiskuje šljaku u cevovod za ispiranje. Ova meš~vina odlazi u bazene bagerskih pumpi. Bagerske pumpe mešavinu potiskuju kroz cevovod, nekoliko stotina metara do deponije. Ispiranje pepela može biti sa više mesta i to: ispred zagrejača"vazduha, ispred 1 "' "'--:-:~ofil te:::oa, na više r.Jesta ispod elektrofiltera i ispod· dimnjaka. Ova instalacija radi sa pritiskom vode od 6-10 bar. Da ne bi došlo do zastoja moraju postojati rezervne pumpe za ispiranje, rezervne bagerske pumpe i rezervni cevovod za transport do deponije. Za ispiranje i potiskivanje do deponije prosečno se troši za l kg pepela i šljake 8-12 kg vode. Hidraulična
243
Slika 188.
e
Slika 189. - Šema
hidrauličnog
odšljakivanja
244
Na slici 188. prikazan je uredjaj za hidraulično otpepeljavanje na principu ejektora. Sa b je označen sabirni levak za pepeo, sa e je označena cev za dovod vode za otpepeljivanje sa ejektorom, sa d je označena cev za odvod· mešavine vode i pepela do bazena za bager pumpe. Na slici 189. prikazana je šema hidrauličnog odšljakivanja. Oznake: a - levak za šljaku, b - ejektor, e - pumpa, d - odšljakivač kotla, e - cevovod, f - cevovod mešavine vode i šljake.
,
Slika 190. - Ejekt6r za transpqrt šljake kod hidrauličnog odšljakivunja Oznake: l - kućište mlaznice, 2 - mlaznica, 3 - mlaznica za mešanje, ~ - levrur za šljaku, 5 - difuzor. Kapaciteti ejektora iznose: 2,5-30 t/h
šljru~e
ili pepela.
Pneumatski uredjaji su pogodni za transportovanje sitne šljake, pepela i letećeg pepela. Oni rade sa komprimiranim vazduhom. Pritisak vazduha zavisi od dužine cevovoda, prosečno iznosi do 6 bar • Pritisak se diže sa kompresorima. Kapacitet postrojenja iznosi do ~Ot/h. Šema ovog uredjaja je daha na sl. ~91. Pneumatski transport je pogodan i pri korišćenju letećeg pepela u ciglanama i cementarama.
24-5
5
6
7
komprimovani vazduh mešavina vazduha i pepela zbirni cevovod Slika 191. - Šema pneumatskog odšljakivanja visokog pritiska Oznake: l - ložište kotla, 2 - zagrejač vazduha, 3 - elektrofilter, 4-- bunker za šljaku, 5 - drobilica šljake, 6 - vazdušna potisna stanica, 7 - kompresorska stanica, 8 - pretovarna stanica.
IZDVAJANJE
LEillEĆEG
PEPELA - OTPRAŠIVANJE
Velika kotlovska postrojenja koja sagorevaju nekoliko stotina tona uglja na sat,ložimo ugljenom prašinom lignita. Lisnit se vo.di površinskim kopom i sadrži 20-30% pepela. Posle sagorevanja uglj~ne prašine, kod kotlova sa suvim odšljakivanjem, približno 90% pepela odlazi sa dimnim gasovima. Izlaskom iz dimnjaka ovaj pepeo predstavlja veliku opasnost za ljude, životinje i. biljni svet, jer se radi o velikim lcoličinama, neka-
246 da više i od 100 t/h izbačenog pepela. Ako se uzme u obzir da današnje termoelektrane imaju više ovakvih kotlovskih postrojenja, njihov rad je nemoguć bez postrojenja za izdvajanje leteće~ pepela iz dimnih gasova. Postoje i zakonski propisi koji regulišu zaštitu okoline. Postrojenja za·otprašivanje mehanička i elektro-filterska.
letećeg
pepela mogu biti
- Mehaničkih otprašivača ima više vrsta a u ~otlovskim postrojenjima najčešće su ugradjeni ciklani i multicikloni. Ovi otprašivači koriste silu inercije i centrifugalnu silu za izdvajanje letećeg pepela pri promeni pravca i brzine kretanja dimnih gasova. Na sl. 192. vidi se običan ciklon. Dimni gasovi ulaze tangencijalno u ciklon brzinom 20-25 m/sec., kreću se po spirali na dole,brzinom 2-4 m/sec. Delovanjem centrifugalne sile čestice letećeg pepela odbacuju se prema zidu ciklona, nastavljaju kretanje na dole, izlaze iz ciklona u sabirni levak pepela, odakle se najčešće ejektorima transportuju _u bagar-stanicu. Dimni gasovi se postepeno okreću na gore i izlaze iz ciklona u dimni kanal, ka dimnjaku. Efekat otprašivanja zavisi od konstrukcije ciklona, od veličine čestica i od.njihove specifične težine. Ciklon Van-Tangeren dostiže 90% izdvojenih čes tica većih od 60~. Običan ciklon ima~ 500-700 mm, visinu 3000-5000 mm_ i"kapacitet 30-70 m3/min. dimnih gasova. Na si.· 194. data je šema delovanja multiciklona. Od multiciklona manjih dimenzija montiraju se baterije kroz koje prolaze dimni gasovi. Na slici 195. prikazan je multiciklon firme "Bapkok". Postiže efekat otprašivanja do 95%. Ciklani se dosta habaju zbog dejstva izdvujehih čestica iz dimnih gasova. Smanjuju promaju za 300800 Pa.
letećeg
Na slici 196. prikazane su šeme uredjaja za izdvajanje pepela pomoću žaluzina i ciklona •
247 izlaz plina
/. 100
90
r---r----r-'----r--..--..,----. ---~ obićnJm cik/Jnu l --uc,klonu tipa Yan-T~nin ~--+---;----~---+--~--~
g" đđ h'- -. ---· --.
~ ~
10 1- -· .
~
60
1i •
-1f--+---l
1'--t-.
so
~: il/
-1-=-=11-=t:=+---~
--~--~--t--.
'·- ..
----+---+---+---1
L--~-~-~--~-+--~ 1 tO t.5 25 JO gfm 20
n
ula l pl .no
81.192
8~.193- Dijagram zavisnosti . efekta otprašivan~a od sadržaja prašine u dimn1m gasovima u običnom ciklonu i ciklonu tipa Van-Tangeren
81.194
248
1 l r,!...
utaz d1mmh j
pltno"a
.
1
!
1-1 l
povrafnt
l
Yentdato;t··
Ff ~"ll \.
) l
/+
l t l =J
pomoćni odva)o-f
l
ventila tor ·- pl"omaje
..
~.w
Slika 195.
Uredjaj za otprašivanje dimnih gasova pomoću multiciklona
7
9"
c..,-ll)
Slika 196.
6)
249 Uredjaji se postavljaju na kotlove manjih kapaciteta . ' ·. koji sagorevaju ugalj na rešetlcama. Izdvajaju do 80% letećeg pepela iz dimnih gasova. · a) uredjaj sa jednim ciklonom b) uredjaj sa dva ciklona Oznake: l - ulaz dimnog gasa, 2 - žaluzina, 3 - rešetka žaluzina, 4 -·usisni kanal, 5- difuzor, 6- klapne, 7 -ciklani, 8- odvod izdvojenog pepela, 9 - deo komore iza žaluzina. ~ Elektrostatički
filteri
Za izdvajanje letećeg pepela iz dimnih gasova ovi filteri su vrlo efikasni te je bez njih skoro nemoguć rad velikih kotlovskih·postrojenja loženih ugljenom prašinom u termoelektranama. Ugradjuju se izmedju kotla i ventilatora za dimne gasove. Sastoje se od kućišta,vertikalnih emisionih i taložnih elektroda, uredjaja za otresanje elektroda, sabirnih levkova za pepeo i ejektora za transport pepela. Emisione elektrode mogu b~ti od žice 0 6-8 mm, od tanke limene trake sa šiljcima, od.cevi zvezdastog preseka i od cevi sa šiljcima. Visina elektroda iznosi 8-10 m • Taložne elektrode su u obliku ploča i medjusobno su povezane. Na slici 197. prikazane su emisione žičane elektrode a i taložne pločaste elektrode b. Na slici 198. prikazane su emisione elektrode od trakastog lima sa šiljcima b i pločaste taložne elektrode a. Slika 199. pokazuje raspored i odstojanje emisionihi taložnih elektroda. Elektrode se napaJaJU jednosmernom električnom strujom napona 45-90 KV, jačine 800-1500 mA. Elektrofilter je podeljen u 4-8 sekcija koje se posebno napajaju el. strujom. Ispred elektrofiltera u dimnom k~alu montiraju se perforirani limovi, sa ciljem da mehanički izdvoje iz dimnih gasova krupnije čestice pepela, čestice koksa i eventualno čestice ·nesagorelog uglja
250 kao i da ravnomerno rasporede dimne gasove na ulazu u elektrofilter.
f·~
~
e~ Slika 197.
~
b
jl
'le Slika 198.
Na slici 200. prikazan je pljosnati elektrostatički filter. Dimni gasovi ulaze horizontalnoi kreću se izmedju ernisionih i taložnih elektroda brzinom 2-4 m/sec. Emisione elektrode su vezane za negativan pol električnog izvora, a taložne elektrode za pozitivan pol. Visoki jednosmerni napon izaziva pojavu prskanja - "korone" na emisionim elektrodama. Koronarna električno.pražnjenje predstavlja izvor emisije slobodnih elektrona. Nastaje jonizacija gasova na pozitivne i negativne jone. Joni predaju svoj električni naboj česticama pepela u dimnim gasovima. Negativno naelektrisane čestice pepela, pod uticajem električnog polja, menjaju pravac kretanja u struji dimnih gašova i kreću se prema taložnim elektrodama. Tako se na
251
taložnim e1ektrod6.ma stvara sve deblji sloj prašine, koji usled sopstvene težine i programiranog dejstva uredjaja za otresanje taložnih elektroda pada u sabirne 1evkove. Pozitivni joni-koji se stvaraju u zoni korone, imaju kratak put i manju mogućnost da svoj e1elctrični naboj predaju česticama pepela. Oni kreću prema emisioni~ elektrodama.
Slilca 199.
252 Na emisionim elektrodama se taloži mnogo manji sloj prašine. Ova prašina se otresa sa uredjajima po utvrdjenom programu. ElekLrostatičld
filteri postižu visok stepen izdvajanja pepela iz dimnih gasova, i do 99,5% ; sposobnost prečišća vanja ogro~ih količina dimnih gasova, milion i više kubnih metara na čas. Imaju malu potrošnju el. energije i mali pad pritiska dimnih gasova, 100-200 Pa.
1;1. . . . . . . ..... ~ . . ...... ~ ... 'il k
-
~
'
If ::
l
. ••
l l
3326
: l
l
~
"
N
H
,
:1
l
l
ll_
J
3326 .
l
!
·-e
IZLAZ PLINOVA:
-1- 4
'---3s )
!
j
l
l
.,
l
,
--
2550/ j_\.2550
.
i
~
:=- (
m A
't
!
n ehaniitinJ.za o 'resanft
~~.
l
- - /»PP!lfl
m-:Y+-1.....,1·-
-
sooo
i '
bJ·p. . =
== '\ - ...
t==
,
:
~ ;~-11-.,$000o~~L1t-·ii-~ ~... Fl ~
~ ULAZ l!! PLINOVA - ---:: 1 2 ---'lt= ~ ll
~ ~
J
4500
-
-
--+~,-m+500
Slika 200. - Šema delovanja statičkog elektrofiltra Oznake: l ~ usmeravajuća rešetka, 2 - elektrode za taloženje prašine, 3 - emisione elektrode, 4 - uredjaj za otresanje elektroda, 5 - okvir emisionih elektroda.
253
Slilca 201. - Uredjaj za otresanje sa
[
DUVAČI·GARA
prevrćućim čekićima
l
Usled dejstva gornje promaje (sišuće) sa dimnim gasevima se podiže izvesna količina pepela, sitne šljruce, gara i letećeg koksa. Deo ovoga odlazi sa dimnim gasovima a deo se lepi ili taloži na grejne površine kotla, pregrejača pare, zagrejača vode i zagrejača vazduha. Pepeo, sitna šljaka i čadj su loši provodnici toplote. Oni osetno smanjuju prelazruc toplote vrelih dimnih gasova na grejne površine. Opada kapacitet kotla, potrošnja goriva je veća, stepen korisnog dejstva ko~l.a se smanjuje~ Iz navedenih razloga, mora se tokoo rada kotla, jedanput u smeni vršiti prinudno oduvavanje ili otresanje pepela, šljake i gara sa grejnih površina, pomoću duvača gara i drugih odgovarajućih uredjaja. Pogon duvača gara može biti ručni ili elektromotorni. Po konstrukciji i načinu dejstva imamo sledeće: -
duvači
gara sa parom; duvači gara sa komprimovanim vazduhom; .duvači gara i šljake mlazom vode; mehanički tresači gara išljake;
sa
254- uredjaji sa
"čeličnom
kišom".
Duvači gara treba da budu tako rasporedjeni na kotlovskom postrojenju da mogu svojim dejstvom očistiti sve grejne površine. Duvači gara koji dejstvuju na mestima gde su temperature veće od 800°0, moraju za vreme mirovanja biti van domašaja visokih temperatura, izvučeni napolje. Samo za vreme oduvavanja čadji, ovi duvači se uv1ače kroz otvore u šamotnom zidu. Cevi duvača gara su izradjene od legura otpornih na visoke temperature (silicijum, hrom, mangan, aluminijum i sl.). Duž cevi duvača gara su zavarene mlaznice iz kojih pri dejstvu duvača struje jaki mlazevi pregrejane pare ili komprimovanog vazduha. Pri oduvavanju čadji, kod nekih duvača cevi se zakreću oko svojih osa za izvestan ugao radi većeg domašaja.
Duvači gara sa pregrejanom parom se ugradjuju na kotlove koji imaju pregrejače pare. Pritisak pare iznosi 15-25 bar. Oduvavanje čadji traje od l do 2 minuta. Na·slici 202 prikazan -- ....... je duvač gara za rebraste zagrejaČe vode. Pre početka oduvavanja gara iz cevovoda se mora dobro odvesti kondenzat. Na slici 203. je prikazan duvač gara za strmocevne kotlove i pregrejače pare.
~ar~a
komprimovanim vazduhQ~e ugradjuju na kotlove bez pregrejača pare i na vrelovodne kotlove. Priprema vazduha se vrši pomoću kompresora, rezervoara za vazduh i dogrejača vazduha. Pritisak vazduha iznosi 5-30 bar , a temperatura najmanje~ . Oduvavanje šljake sa mlazom vode vrši se sa ozračenih grejnih površina ekranisanih kotlova. Ovi duvači su za vreme mirovanja van kotla. Za vreme duvanja pritisak mlaza vode hladi šlj~~;, koja puca i ujedno je oduvava. Pritisak vode iznosi ~· Dejstvo duvača traje~ Hehanički tresači gara i Šljake ~a vreme rada kotla po potrebi potresaju cevi pregrejača pare~ čeličnih ekonomajzera i na taj načinskidaju šlj~ i pepeo.
255
Slika 202. Uredjaji sa "čeličnom kišom" se koriste za otresanje šljake i.gara sa grejnih površina u drugom promajnom kanalu, gde su kod ekranisanih kotlova smešteni pregrejači pare i oelični zagrejač vode. Prečnik čeličnih kuglica iznosi ~-5 mm. . Q._ r1ože ih biti nekoliko tona. Iz levkova na vrhu kotla za vreme dejstva kuglice slobodno padaju, udaraju po grejnim površinama pomenutih uredjaja i otresaju šljaku. Specijalni ventilatori sišu kuglice i šljaku, preko separatora kuglice se ponovo vraćaju u levak, a šljaku i gar nose dimni gasovi. Ovo se može više puta ponoviti tokom oduvavanja sa "čeličnom kišom", a može trajati oko 30 minuta. Na sl. 203,. 20~ i 295 prikazani su duvači gara sa pogonom. Na sl.206 vidi se duvač gara sa elektromotornim pogonom. Duvači gara na sl.205 i 206 služe za oduvavanje nečistoća sa ekranisanih kotlova. ručnim
257
Slika 206.
Slika 207.- Prikazano je obijan~e šljake i otresanje gara sa 11 celičnom kišom"
258
PROMAJA Promajom nazivamo pojačano strujanje vazduha ili dimnih gasova sa mesta višeg na mesto nižeg pritiska. Promaja omogućava dovod vazduha na mesto sagorevanja i odvod dimnih gasova u atmosferu. Jačina promaje zavisi od razlike pritiska vazduha na ulasku u ložište i dimnih gasova na izlasku iz dimnjaka. Jačina promaje služi za savladjivanje otpora na putu vazduha sve do probijanja sloja goriva. Jača 'a omogućava br~e sagorevanje, sloj goriva može biti deblji, gorivo može biti sitnije, dimni i vazdušni kanali mogu biti duži radi ugradjivanja pomoć nih uredjaja. Ako je jačina promaje veća od potrebne dolazi do rashladjivanja ležišta. Sprava za merenje jačine promaje zove se deprimometar. Prikazana je na sl. 208 i 209. U-cev se napuni obojenom vodom. Jedan kraj cevi je otvoren a drugi je sa gumenim crevom spojen sa mestom merenja jačine promaje. Razlika u visini stubova vode daje veličinu pritiska ili potpritiska u Pa. Ako se meri potiskujuća promaja, voda će se popeti u onom kraku U-cevi koji je slobodan. Ako se meri sišuća (gornja) promaja, voda će se popeti u onom kraku staklene U-cevi koji je spojen sa mestom merenja. Promaja može bi ti: prirodna, veštačka i kombinovana. Tablica br. 20 -
Jačina
promaje u podnožju dimnjaka
u Pa V'lsl.na diinr1jaka u metr.
120.
160.
180
200
l
250
300
40
120;
150 i 270 380
170 _l-180 300 320 420 450
l
210
230 410
70 100
.Tem12eratura dimnih t gas ova u °C
210 300
-
l
370 520
590
Slika 208 Prirodna promaja se stvara pomoću dimnjaka. Dimni gasovi su usled zagrejanosti razredjeni i uvek specifično lakši od spoljnjeg vazduha. Temperatura dimnih gasova na izlasku iz kotla obično iznosi od 140-180°0. Težina stuba dimnih gasova ~ .
~
259 u dimnjaku je manja od težine stuba spoljnjeg vazduha iste visine. Ta razlika u težinama stvara prirodnu promaju. Ukoliko je dimnjrui viši i temperatura izlaznih dimnih gasova veća, utoliko će prirodna promaja biti jača. Herenjem je utvrdjeno da l m visine dimnjruia, pri temperaturi dimnih gasova od 200°0 na ulazu u dimnjak, stvara promaju jačine 4 Pa,ili 6 Pa pri temperaturi gasova od 35o 0 c. Dimnjaci mogu biti od cigle, betona ili lima. U tablici br.20 date su vrednosti za jačinu promaje u zavisnosti od visine dimnjaka i temperature izlaznih dimnih gas ova. Veštačkt;J. promaja se stvara pomoću ventilatora ili parnih duvaljki. I1ože biti poi:iiskujuća (donja) i sišuća (gornja). Primenjuje se u slučajevima kada se sagorevaju niskokalorični i sitniji ugljevi u debljem sloju, kada kotao ima duže dimne kanale u lcojima su ugradjeni zagrejači vode i vazduha i lmda se ne mogu postaviti stabilni i visoki dimnjaci (lokomotive, brodovi), Primenom veštačke promaje, put dimnih gasova može biti duži a time i bolje korišćenje toplote. Jačina veštačke promaje podešava se prema potrebama i opterećenju kotla. Ventilator donje promaje potiskuje vazduh kroz zagrejač vazduha, kroz dovodne vazdušne kanale, zone sagorevanja, kroz rupe na štapovima rešetke i kroz sloj goriva na rešetke~ Ova promaja je podesna za sve rešetke i sva goriva a naročito za rovni ugalj. Zovemo je primarnom promajom. Jedan deo vazduha potiskujuće promaje, manjim kanalom vodi se i ubacuje iznad rešetke. To je sekundarna promaja. Sekundarna promaja je potrebna za sagorevanje onih goriva koja imaju dosta isparljivil;l sastojaka (ugljo-vodonilm). Jačina potiskujuće promaje se kreće od 300-1200 Pa. Nekada se kod brodova cela kotlarnica stavljala pod pritisruc vazduha pomoću ventilatora. Ovaj vazduh je kroz pepeljaru ulazio na reše~ku. Sišuća veštačka
promaja se ostvaruje pomoću ventilatora ili parne duvaljke. Kod direktne sišuće veštačke promaje ventilator je ugradjen u dimni kanal. On siše dimne gasove
/~
260
ispred sebe i baca ih prema dimnjaku. Na taj način stvara razredjen prostor u ložištu usled čega dimni gasovi struje prema ventilatoru. Gornja promaja ima slabije dejstvo od donje promaje, jer se jedan deo jačine gubi na savladjivanje otpora pri prolasku dimnih gasova kroz kanale i pomoćne uredjaje. Jačina gornje promaje nije dovoljna za dovod vazduha kroz rešetku i sloj uglja. Usled dejstva toplote i dimnih gasova ventilator za gornju promaju ima manji vek trajanja od ventilatora za donju promaju. Kod indirektne veš tačke sišuće promaj e ventilator je ugradjen pored dimnjaka. On siše vazduh i kroz jednu konusnu cev ubacuje ga u osu strujanja gasova kroz dimnjak. Vazduh ima veliku brzinu na izlasku iz konusa, te injektorski deluje na povlačenje dimnih gasova. Indirektna sisajuća promaja se stvara i kod lokomotiva pomoću izradjene pare. Kroz konusnu cev ugradjenu u dimnjaku, struji izradjena para pritiska oko 1,1 bar i time siše dimne gasove. U ložištu se stvara razredjeni prostor, što dovodi do strujanja svežeg vazduha potrebnog za sagorevanje. Na ovaj način može da se postigne jačina promaje od~ Jačina
promaje može da se reguliše na
sledeći način:
- promenom broja obrtaja elektromotora za pogon ventilatora; - promenom ugla ventilatorskih lopatica, ukoliko to konstrukcija dozvoljava;' - promenom ugla lopatica predkola; - promenom položaja leptirastih zatvarača (klapni) u vazdušnom,dimnom kanalu i po zonama sagorevanja ispod rešetke. Postoje i uredjaji za automatsko regulisanje jačine promaje, bilo dejstvom promene pritiska pare u kotlu ili promenom pritiska gasova u ložištu. ~vakva regulacija se primenjuje kod kotlova sa automatskom termičkom komandom.
11111...
261
a)
Sl.208
Slika 209 a) Deprimometar Oznake: l- staklena posuda 2- otvor posude 3- daska
4- libela 5- skala
6- priključak
b) I - merenje podpritiska u ložištu b) II - merenje razlike podpritisaka ložišta ispred EKO i posle EKO
POSTAVLJANJE I OZIDJIVANJE PARNIH KOTLOVA
Slika 210
;:
262 Oslonci za kotlove --·-----""
Oslonci kotla treba da budu tako konstruisani da pored nošenja kotla istovremeno omoguće njegovo slobodno širenje usled dejstva toplote. Izduženje doboša, u zavisnosti od temperature i njegove dužine, može dostići 20 i više milimetara. Kotlovi sa grejnim i plamenim cevima, lokomotivski i lokomobilski kotlovi, postavljaju se na više oslonaca od livenog gvoždja. Oslonac je prikazan na slici 210. Ovi oslonci za kotlove sa vodogrejnim cevima su složenije konstrukcije. Na oslonce se učvršćuje samo gornji doboš kotla, dok donji doboš i kotlovska cevi slobodno vise i imaju punu mogućnost širenja usled dejstva toplote. Jedan od načina oslanjanja kotlova sa strmim vodogrejnim cevima prikazan je na slici 211. Sa l je označena zglobna veza čeličnih traka koje nose do~oš, sa 2 doboš kotla i sa 3 je označen oslonac. Na slici 212 prikazan je oslonac za kotlove sa nagnutim vodogrejnim cevima. Sa l je označena ploča koja se učvršćuje za doboš kotla, a sa 2 su označeni valjci koji omogućavaju istezanje doboša. Ozid kotla Ozid kotla ima tri glavne namene: okolinu i
sprečavanje sprečavanje
gubitaka toplote iz ložišta kotla u prodora hladnog vazduha u ložište;
Slika 211
.......
263 ~--.---------,
; -$-
-$-
-$
Sl.212
- sprovodjenje vrelih dimnih gasova najpovoljnijim putem kroz kotao sa ciljem najbolje predaje toplote grejnim površinama kotla; - osiguravanje pojedinih delova kotla od pregorevanj a. Gubitak toplote kroz zidove kotla u okolinu iznosi od 2-4%. Ozid stabilnih kotlova se vrši sa mašinskom crvenom opekom i sa normalnim i fazonskim šamotnim opekama. Sa crvenim opekama mogu se ozidati oni delovi kotla na kojima temperatura ne prelazi 400°c.· Na mestima veće temperature za ozid se upotrebljavaju šamotne opeke. Na slici 213 predstavljen je (
Slika 213
Slika 214
/~
264-
deo kotlovskog ozida. Sa l su označene šamotne opeke, sa 2 termolitne opeke i sa 3 crvene mašinske opeke. Crvena mašinska opeka dolazi sa spoljne strane ozida. Fazonske opeke,služe za ozid visećih šamotnih svodova. Ovi svodovi nose sami sebe, ne smeju biti opterećeni drugim ozidom ili konstrukcijom kotla. Na slici 214 prikazan je prednji viseći šamotni svod. Kod kotlova sa vodogrejnim cevima pregradni zidovi se prave od šamotnih fazonskih ploča koje se postavljaju na kotlovska cevi. Doboši kotla se pomoću fazonskih opeka izoliraju od dejstva vrelih dimnih gasova. Bočni i čeoni zidovi ne smeju da se opterete težinom kotla. Kotao nosi čelična konstrukcija. Bočni i čeoni zidovi strmocevnih kotlova se rasterećuju na taj način što se na izvesnim visinama zidaju svodovi. Kvali tet š amotne opeke Vatrostalnost šamotne opeke se meri sa Zegerovim konusima. To su piramide od keramike koje se krive i tope na tačno odredjenim temperaturama. Za ozid odredjenog dela kotla biraju se šamotne opeke takvog kvaliteta čija je vatrostaJ...nost za oko 500°0 veća od temperature koja vlada na tom mestu. Ako u ložištu kotla vlada temperatura od 1200°0, za ozid će se uzeti opeka koja se topi na oko 1700°0. Vat~stalnost šamotne opeke zavisi od količine aluminijumtrioksida koji se dodaje glini. Procenat aluminijumtrioksida se kreće 10-40%. U tablici br.21 dati su kvaliteti šamotnih opeka. Tablica br. 21 11!emperatUra BroJ SK toElJenJa oc 26 1580 28 1630 30 1690
11111...
BroJ SK 32 34 36
TemperatUra toElJenja oc 1710 1750 1800
265
INSTRUMENTI ZA KONTROLU RADA KOTLA Instrumenti omogućavaju rukovaoc~ da kontroliše rad kotla i da na osnovu njihovog pokazivanja u svako doba zna da li je taj rad siguran i ekonomičan. S obzirom da bezbednost i rad kotlovska jedinice·ne zavisi samo od pravilnog rada kotla u užem smislu već i od ostalih pomoćnih uredjaja, potrebno je takodje da rukovalac pomoću instrumenata kontroliše rad i tih uredjaja. Instrumenti su ti koji će rukovaocu da signališu pro'mene u radu zagrejača vazduha, zagrejača vode, promene kod temperatura i promaje kao i promene kod protoka vode za napajanje i produkciju pare. Svaka promena, nenormalna pojava, znak je da kod kotlovska jedinice nešto nije u redu, da treba naći uzrok te promene, jer bi u protivnom ista mogla da nanese štete kotlovskoj jedinici. Ekonomičnost rada kotlovska jedinice meri se po odnosu količine sagorelog goriva odredjene toplotne moći prema količini proizvedene pare odredjenog kvaliteta. Znači, ukoliko se za oqredjenu količinu pare utroši manja kOličina goriva iste toplotna moći utoliko će ekonomičnost kotlovska jedinice biti veća. Utrošak goriva uglavnom zavisi od opterećenja kotla i potpunosti sagorevanja. Potpuno ~agorevanje zavisi od količine vazduha, jačine promaje,pravilnog podešavanja promaje po zonama sagorevanja i sortiranosti goriva. Instrumenti za kontrolu rada zagrejača vazduha (pritisak vazduha ispred i iza zagrejača vazduha), zatim, instrumenti za kontrolu pritiska donje promaje po zonama sagorevanja na rešetki, omoguća vaju rukovaocu kotla da sprovede najekonomičnije sagorevanje goriva. Kod velikih kotlovskih jedinica i najmanji gubitak goriva zbog nepotpunog.sagorevanja, može predstavljati nekoliko stotina tona uglja mesečno. Dalje, produkcija pare odredjenog kvaliteta, predstavlja važan elemenat u pogledu ekonomič nog rada kotlovska jedinice. Instrumenti za kontrolu temperature i pritiska pare pružaju rukovaocu podatke na osnovu kojih
266
se može ceniti sa kolikom ekonomičnošću kotao radi. Ukoliko je para niže temperature uzrok se mora tražiti u nepravilnom putu dimnih gasova, u zaprljanosti grejnih površina i u lošoj toplotnoj izolaciji kotlovska jedinice. Jedna kotlovska jedinica treba da poseduje sledeće instrumente za kontrolu rada: - instrumente za kontrolu temperature vode za napajanje na ulazu i na izlazu iz ekoncmajzera, - instrumente za kontrolu temperature vazduha za sagorevanje na izlazu iz zagrejača vazduha, - instrumente za kontrolu temperature dimnih gasova u ložištu kotla, ispred i iza zagrejača vode, ispred i iza zagrejača vazduha i temperaturu izlaznih dimnih gasova, instrumente za kontrolu temperature pregrejane pare, instrumente za kontrolu pritiska donje promaje, ispred i iza zagrejača vazduha, instrumente za kontrolu pritiska donje promaje ispred I,II i III zone sagorevanja_na rešetki, - instrumenta za kontrolu potpritiska dimnih gasova u ložištu iznad rešetke, -instrumente za·kontrolu pritiska dimnih gasova ispred i iza zagrejača vode, kao i ispred i iza zagrejača vazduha, - instrumente za kontrolu protoka i koiičine vode, za napajanje kotla, instrumente za kontrolu protoka i količine pregrejane pare. Merenje temperatura
vaju se
Za merenje temperatura kod parnih kotlova upotrebljatermometri:
sledeći
- termometri napunjeni sa živom, - električni termometri sa otporom, - termoelektrični termometri.
267
Živin termometar služi za neposredno merenje temperature. Čitanje se vrši na mestu merenja. Sastoji se od uske staklene cevčice koja je na donjem kraju proširena, ima oblik valjka ili loptice. Ovaj prošireni deo je napunjen sa živom. Iznad žive je bezvazdušni prostor. Poznata je pojava da se tela šire pri zagrevanju a skupljaju pri hladjenju. Takodje, ako se dva tela različitih temperatura dodiruju, prelaziće toplota sa tela više temperature na telo niže temperature sve dok ne dodje do izjednačenja. Obe ove pojave su iskorišćene kod termometra za merenje temperature. Zapremina žive se srazmerno povećava sa povišenjem temperature odnosno smanjuje sa sniženjem temperature. Ona se. mrzne na -39°0 a ključa u bezvazdušnom prostoru na oko 200°0. Sa ovim je i ograničen opseg merenja živinog termometra. Živin termometar može meriti i više temperature do oko 700°0, ako je staklena cevčica ispunjena gasom pod pritiskom. Sporazumno su utVrdjene dve tačke na skali termometra. Prva je obeležena sa 0°C. Ona označava visinu živinog stuba na temperaturi pri kojoj se voda mrzne, odnosno led topi. Druga tačka je obeležena sa 100°0 i označava visinu živinog stuba na temperaturi pri kojoj voda ključa, na normalnom atmosferskom pritisku. To je pritisak od 1013 mbar. Izmedju ove dve osnovne tačke cela skala termometra je podeljena na 100 jednakih delova. To je skala Celzijusovih stepeni. Zbog toga što se usled temperature širi i staklena cev i skala termometra, njegovo pokazivanje nije potpuno tačno ali je za praksu zadovoljavajuće. Električni
termometri sa otporom
Mere nj e temperature električnim termĐmetrima sa otporom se zasniva· na promeni električnog_otpora provodnika pri zagrevanju ili hladje?ju. Električni termometri sa otporom sastoje se od tanke metalne žice ili trake, namotana na specijal~ ni skelet. Žica je osetljivi deo termometra pa je zbog toga
;..::;
268
obezbedjena od spoljnih uticaja, stavljanjem u zaštitnu armaturu. Pri merenju temperature termometar sa otporom se stavlja u onu sredinu čija se temperatura želi izmeriti. Znajući zavisnost otpora od temperature, može se prema njegovoj promeni odrediti temperatura merene sredine. Otporni termometri su naročito pogodni za merenje srednjih temperatura bilo kakvog prostora. Dobre strane ovih termometara su: rature,
mogućnost mogućnost
pomoću
tzv.
prenošenja merenja na daljinu, automatskog upisivanja izmerene tempetermopisača,
- mogućnost centralizacije kontrole temperatura putem povezivanja više električnih termometara za jedan memi instrumenat, - visoki stepen tačnosti. \~· Na slici ·215 se vidi šema električnog termometra sa otporom. On se sastoji od uravnoteženog Vistonovog mosta (l), ima tri stalna otpora Rl, R2 i R3 i promenljivi otpor Rt koji
E
Slika 215
se ugradjuje na mestu merenja temperature. Kada se promenljivi otpo~ Rt nalazi na temperaturi 0°C, Vistonov most je u ravnoteži, kroz galvanometar ne teče struja. Porastom temperature na mestu merenja povećava se i otpor Rt, te će kroz njega manje proteći električne st~e. Poremetiće se ravnoteža na Vistonovom mostu. Kroz galvanometar će proteći neka struja srazmerna povećanju otpora Rt. Skala galvanometra je graduisana u °C. Galvanometar će na p~sredan način pokazati temperaturu na mestu merenja.
11111....
269
Materijal za izradu elektrootpornih termometara treba da odgovara izvesnim uslovima. On mora biti hemijski inertan, tj. da ne podleže štetnim promenama pri zagrevanju i da ne oksidiše. Zavisnost promene elektrootpora od promene njegove temperature mora biti bliska pravoj liniji. Najbolji metali za fzradu elektrootpornih termometara su platina, nikl i gvoždje. Konstruktivni oblici električnih termometara sa otporom Za merenje temperature u granicama od 120-500°0, tehtermometar sa otporom se izradjuju od platinske žice ili trake koja se namotava na specijalan skelet. Materijali koji su najpogodniji za.izradu skeleta jesu: kvarc i porcelan. Namotavanje platinske žice na skelet mora se izvesti tako da se žica ne bi istezala niti osećala nikakva mehanička naprezanja pri promeni temperature. Ovo je nar?čito važno za tačna mere-. nja, pošto istezanje žice utiče na otpor. Skelet od liskuna se izradjuje u vidu krsta ili ploče koje imaju po obimu zupčaste nareze. Termometri sa skeletom od kvarca se sastoje od kvarcne cevčice prečnika 3 mm po kojoj .je namotana platinska traka. Za izolaciju navoja platinske trake i njenog obezbedjenja od povrede, na kvarcnu_cevčicu sa platinskim namotajem navlači se ·druga cevčica prečnika oko 5 mm. nički
Greške pri merenju temperature i postavljanje termometra Tačnost
merenja temperature ne zavisi samo od upotrebljenog termometra·već i od pravilnog postavljanja njegovog mernog dela. Termometar, na ma kom principu bio zasnovan, pokazuje samo svoju sopstvenu temperaturu. Prema tome, neophodno je obezbediti takvo postavljanje termometra, koje bi obezbedilo jednakost temperature merene sredine i njegovog me~og dela.
270 Osim toga, treba imati u vidu da memi deo termometra, postavljen u sredinu čiju temperaturu želimo meriti, predstavlja u njoj prostorno telo koje odvodi toplotu, te.samim tim narušava temperaturno stanje (na mestu merenja). Opšte pravilo za postavljanje termometra za merenje temperature vode ili pare u cevovodima i parovodima, ne može se dati, jer se u praksi susrećemo sa mnogobrojnim različitim slučajevima. Na slikama 216 i 217 pokazani su osnovni primeri postavljanja termometra. Pri merenju temperature pare·ili vode koja protiče kroz cevovod, termometar treba postaviti na način prikazan na slici 216. Taj način postavljanja može biti pr~menjen na sve tipove termometara. U slučajevima kada ovaj način ne može da se izved~, termometar se postavlja na način prikazan na slici 217.
Termoelektrični pirometr~· Ako se dve žice od različitih materijala na jednom kraju tvrdo zaleme i na istom greju, na hladnim krajevima ovih žica pojaviće se neki električni n~pon. Ovako zalemljene žice zovu se termoelemenat. Termoelektrični termometar se sastoji
Slika 216
-
Slika 217
271 od termoelementa i galvanometra. Pri zagrevanju termoelementa javlja se elektromotorna sila, kroz galvanometar će proteći struja male jačine i on će pokazati neki napon. Visina ovog napona zavisiće od vrste metala spojenih žica i od razlike temperatura zagrejanih spojenih krajeva i hladnih krajeva žica. Skala galvanometra se graduiše u stepenima Celzijusa, tako da se umesto napona očitava temperatura na mestu merenja. Na slici 218 šematski je prikazan način merenja temperature pomoću termoelektričnog pirometra. Oznake: 1- termoelemenat, 2- galvanometar. Za izradu termoelementa najčešće se upotrebljava platina. Ona se lako dobija hemijski čista, ima postojana fizič ka svojstva i ima visoku tačku topljenja. U zajednici sa nekim od plemenitih metala platinski termoelemenat može da meri temperaturu i do 1600°C.
81.218
S obzirom da se termoelementi postavljaju na mesta visokih temperatura, da bi se od iste zaštitili, oni se stavljaju u naročite zaštitne cevi koje se prave od materijala u zavisnosti od mesta merenja. Čelične cevi, za zaštitu, prave se za mesta merenja do 800°C. Cevi od specijalno legiranih čelika mogu se upotrebiti za mesta merenja sa temperaturom i do 1300°C. Za merenje temperatura ~o 1600°C treba zaštitne cevi praviti od keramičke mase. Na. slikama 219 i 220 šematski su predstavljeni termo-
272 metri. Oznake: l - termoelemenat, 2 - galvanometar. U tablici 22 date su visine napona u milivoltima koje daju termoelementi u zavisnosti od materijala i temperature. Vrednost se odnosi na termoelemenat platina-platinaradij. (90% Pt+lO% Rh). Tablica br.22
e
Napon mV
Temperatura oe
Napon mV
50 125 150 300 400
0,16 0,69 0,88 2,17 3,11
600 700
5,08 6,12 7,9 8,29 9,43 15,36
Temp8ratura
t.
t. r2 .3H to
·soo 900 1000 1500
--./...
A
f
81.219
t
81.220
t Da bi se obezbedila stalna temperatura hladnih spojeva termoelemenata isti se udaljuju od zone merenja temperature, a po mogućnosti, ti se spojevi stavljaju u termostat. Termostat je kutija sa stalnom temperat~m u koju su smešteni hladni spojevi termoelemenata.
273 Očitavanje temperatura sa raznih mesta merenja obič no je centralizovano i vrši se preko jednog mernog instrumenta pomoću preklopnika. Na slici 221 data je šema uključenja više termoelemenata (l) preko termostata (2) i preklopnika (3), na jedan galvanometar (4). Za merenje temperature do 350 0 c termoelementi se prave od bakra i konstantana, a za merenje temperatura do 1600°C, termoelementi se prave od platine i platinoradija. Ako se mere temperature preko 1600°C, termoelemenat se ne ugradjuje na mesto merenja. Sa mesta merenja se hvataju zraci pomoću sočiva i bacaju na termoelemenat. Ovo su optički pirometri.
<
l
e___
:___: ~
R
--- ...J1JlJU''-t::::::..__j 81.221
Manometarski termometri Rade na principu manometara te im otuda i potiče naziv. Podesni su za merenje temperature na nepristupačnim mestima, gde nije moguće direktno očitavanje. Većinom se rade kao termometri sa daljinskim očitavanjem temperature. Termome~ tar se sastoji od pipka (sonde), mernog cevovoda i Burdonove cevi sa zupčastim prenosom. Nap~jeni su sa tačnošću, parom ili gasom. Usled porasta temperature na mestu merenja dolazi do porasta pritiska tečnosti, pare ili gasa, u zatvorenom sistemu, što izaziva otvaranje slobodnog kraja Burdonove cev~ 1 preko zupčanika prenosi na kazaljku instrumenta. Skala je graduisana u stepenima Celzijusa.
274-
Slika 222 Ovi termometri mogu dati pogrešna merenja ako je njihov cevovod od mesta merenja do mesta očitavanja izložen promenama temperature. Zato se grade sa uredjajem za kompenziranje koji izravnava razlike. l1anometri su potpuno metalni, te nisu osetljivi kao stakleni živini termometri. Na sl.222 prikazan je manometarski termometar.
Slika 223 - Manometarski termometar sa kompenzirajućim uredjajima: l - merna cev; 2 - kompenzirajuća cev; 3 - memi cevovod; 4-- kompen~irajući cevovod; 5 - pipak; 6.-zupčasti prenos; 7 - uredjaj za podešavanje
275 Manometarski termometri se izradjuju i kao registriraJuc~ ako je potrebno da.se temperatura stalno kontroliše. Na donjoj tabeli date su granice merenja i vrste punjenja ovih termometara. Na slici 223 prikazan je manometarski termometar sa . kompenzirajućim uredjajem. Vrsta radne materije
Radna materija termometra
Garanc.mer. Duž. oc cevi
Tečnost
Metilni alkohol CH;OH -46 Ksilol CrHš(CH;) -40 Živa Hg -30
+150 +400 +550
Para
Hlor-metil Ch;Cl Hlor-etil (C;HsCl Etil-etar (C;Hs):O Aceton C;HrO Benzol CrHr
o o o o
+100 +120 +150 +170 +200
do 60
Gas
Azot N
~130
+550
30-40
oa
-20
no
m
20 22 10-20
Karakter skale ravnome ma ·n do 120° ravnomerna neravnomer.
neravnomer.
Merenje protoka vode i pare pomoću prigušnih uredjaja Prigušni uredjaji se ugradjuju u cevovode i parovode. Oni izazivaju sužavanje preseka istih, usled čega se posle njih javlja pad pritiska. Kao prigušni uredjaji obično se upotrebljavaju prigušne blenda i Venturijeva cev. Karakter protoka i raspored pritiska u blizini prigušnog uredjaja prikazan je na slici 224. Otvor prigušne ploče mora ~a se poklapa sa osom cevovoda. Suženje preseka mlaza fluida počinje ispred prigušne ploče i traje na izvesnom odstojanju iza nje. Preč nik mlaza fluida se postepeno dalje širi do punog prečnika
276
cevovoda. Pri proticanju fluida kroz prigušnu ploču, neposredno iza nje obrazuje se mrtva zona u kojoj je kretanje fluida vrtložno. Na slici 22~ puna linija predstavlja raspored pritiska duž ose cevovoda. Razlika pritisaka ispred i iza prigušne ploče, _odnosno pad pritiska fluida, može biti izmeren pomoću diferencijalnog manometra. Na osnovu toga može se računskim putem odrediti količina fluida koji protiče kroz prigušnu ploču. Prigušna ploča spada u najprostije pr~gušne uredjaje, lako se ugradjuje u cevovod, uz minimalno narušavanje njegovog normalnog položaja. Prigušne ploče imaju standardne dimenzije.
-
- -~;~~- ~-- ::; ~fff~~~\=! .,
.q l l
- --,.---___,:;;.?--1---l i
....
' ..t__
'',, I.Rz
",.
5 Slika
22~
Primenjuju se kod svih prečnika cevovoda, počev od 50 mm pa na više. Odnos prečnika prigušne ploče i cevovoda treba da bude najmanje 0,2 a najviše 0,8. Otvor prigušne ploče, sa strane pri ticanja fluida je cilindričnog oblika sa konusnim proširenjem na ulazu mlaza. Ugao konusa iznosi ~5°. Ulazne ivice prigušne ploče moraju biti oštre, bez ogrebotina ili slično. Prigušna ploča može biti postavljena na horizontalni, vertikalni i kosi cevovod. Pre i posle prigušne ploče cevovod mora biti prav 1 prema standardima.
277 Diferencijalni mano~etri Diferencijalni manometri služe za merenje protoka pare, tečnosti i gasa, a zasnivaju se na principu pada pritiska u prigušnom uredjaju. Postoje prenosni i stabilni diferencijalni manometri. Prenosni diferencijalni manometri se upotrebljavaju pri povremenim kontrolama protoka vode i pare, a takodje i za kontrolu rada stacionarnih diferencijalnih manometara u pogonima~ Stacionirani diferencijalni manometri spadaju u instrumente za neprekidnu kontrolu protoka tečnosti, gasa ili pare. Ugradjeni su na kotlovskim tablama, zajedno sa ostalim instrumentima. Stacionirani diferencijalni manometri se dele na četiri osnovne grupe i to: manometri sa plovkom,sa prstenastom vagom, sa membranom i zvonasti manometri. Oni se izradjuju sa električnim i mehaničkim pokazivanjem. Najviše su u upotrebi diferencijalni manometri sa plovkom. Skala diferencijalnih manometara je graduisana u m2/h i t/h. Stacionarni diferencijalni manometri se zovu paromeri, vodomeri i sl. prema vrsti fluida. Diferencijalni manometri registruju i količinu fluida, prenosnim putem, pomoću električnog brojila. Šema diferencijalnih manometara sa plovkom data je na sl. 225 i 226. Manometar ima sud u obliku slova "U". Radna tečnost je živa. U širi krak suda iznad žive se stavlja plovak. Promenom protoka odnosno pritiska ispred i iza prigušnog uredjaja doći će do podizanja ili spuštanja žive u "U" cevi. Ovo ee izazvati pomeranje metalnog plovka, što će se preko odgovarajućeg mehanizma preneti na kazaljku instrumenta• Jedan krak "U" cevi sa živom je spojen ispred prigušne ploče na mestu označenom sa (+) a drugi krak suda je spojen iza prigušnog uredjaja na mestu označenom sa (-). O ovome se mora voditi raču na pri priklju~enju diferencijalnog manometra. Pri merenju protoka fluida pomoću diferencijalnog manometra, preporučuje se postavljanje istoga ispod prigušnog uredjaja. Ako je diferencijalni manometar postavljen više
278 prigušnog uredjaja, na najvišoj tački dovodnih cevi ugradjuje se ventil za ispuštanje izdvojenih gasova. Spojne cevi manometra moraju biti ispunjene kondenzatom. Pri merenju protoka za-
~RaP~!
~R>P~l
...
+
~
--------li+--r ~·
Slika 225
E
Slika 226
grejanih fluida mora se voditi računa da isti ne prodre u manometar, jer bi došlo do poremećaja pravilnog rada. Na najnižem delu spojnih cevi manometra ugradjuju se ventili radi povremenog ispiranja mulja. Posle izduvavanja spojnih cevi mora se pričekati da se iste napune kondenzatom pa tek onda da se izvrši uključenje manometra. Spojevi na spojnim cevima. od prigušnog uredjaja do diferencijalnog manometra moraju biti nepropustljivi. U slučaju duvanja pare ili tečnosti, bilo na dovodnoj ili na odvodnoj priključnoj cevi, izazivaće netačno pokazivanje protoka a može doći i do izbacivanja žive iz instrumenta. Prstenasta vaga Služi za merenje protoka tečnosti, pare i gasa. To je prsten od cevi pregradjen metalnom pločicom izmedju prik-
279 ljučaka
za pritisak. Dok još nisu priključeni pritisci P1 i P2 , pregrada se nalazi simetrično sa gornje strane a teg G na istoj osi sa donje strane. Živa je tada podjednako rasporedjena i zauzima isti nivo sa obe strane torusa, koji može biti kružnog ili pravougaonog preseka. Priključenjem pritiska P1 i P2 , koji su različiti, prsten će zauzeti položaj kao na slici. Teg će skrenuti za izvestan-ugao na onu stranu na kojoj vlada veći pritisak. Taj veći pritisak će potisnuti deo tečnosti na desnu stranu, tako da se razlikanivoa h pokorava zakonu:
Slika 227 - Prstenasta vaga
---
ANALIZA DIMNIH GASOVA
_Analizu dimnih gasova treb_a v:r:-šiti nepre~idno k~d ~o!lova većih kapaciteta a povremeno kod malih kotlova, radi ~on~role kvalitet~ sagorev~ja-goriva ~ kotlo~skom ložištu: Cilj analize jeste da se ustanovi sastav dimnih gasova a time { kvalitet sagorevanja. Aparati za analizu dimnih gasova, kod većih kotlova ugradjeni su na tabli, a za povremenu kontrolu i ispitivanje kotlova upotrebljavaju se prenosni aparati._Koriste se sledeći aparati za analizu dimnih gasova: - hemijski analizatori dimnih gasova; , - fizički analizatori dimnih gasova.
280
Sastav dimnih gasova pomoću h~mijskih analizat~~a odredjuje se metodom apsorpcije (upijanja) i-- metodom sagorevanja. -Odredjeni hemijski rastvori imaju sposobnost da potpuno upijaju --- - - . - - -pojedine sastojk~_ iz dimnih ~sova. Odredjivanjem smanjenja pr____. . --'--vobitne zapremine gasova utvrdjuje se količina apsorbovanog sastojka. Metodom apsorpcije utvrdjuje se procenat uče~ća~u <:!:!-mnom gas;~g~Jendlokslda '(co2), ~glj~nmo~oksida (CO)- i kise::: onik~ ('? ). , -~2 ~Metodom sagorevanja sastojaka dimnog gasa .utvrdjuje. s~ proc_e;~t_v~q,o~ika (J.I2), ·-~glj o~odUik~ i .ug~ j e~nok;ida. Sa_: gorevanje se vrši uz prisustvo vazduha u zatvorenoj-postidi. Iz ( ---- -- -- ~ - - - -· -' 3manjene zapremine gasa odredjuje se procenat sagorelog odre~ dj enog sastojka.-·
~
~
~-
--.._
--
--
Za analizu dimnih gasova metodom apsorpcije upotreb_Jjava se Orsatov aparat. Pomo§u njega utvrdjuje se koliko u i kiseonika. -dimnom gas~ i~a -- ugljenmonoksida, -- uglj~~ditiksida--·- . ··-Na slici. 228 data je skica Orsatovog aparata. Oznake na-slicisu sledeće: r-··-·-
---
~
-----
-
-
-
·-
l - Bireta za merenje 2 - Gumeno crevo 3 - Boca sa vodom 4 - Boca za nivelisanje 5 - Posuda za upijanje CO 6.- Gumeni balon
7 - Posuda za upijanje o2 8 - Posuda za upijanje co2 9 - Gumena pumpica 10 - Mineralna vuna ll - Trokraka staklena slavina 12 - Razvodna staklena cev.
4
_,.;i
Slika 228
t
281
Funkcija pojedinih delova aparata: Bireta l, ima zapreminu od 100 cm3, na donjem delu je graduisana. Nalazi se u sudu 3 sa vodom da ne bi spoljna temperatura uticala na promenu zapremina gasa. Boca 4 sadrži rastvor kuhinjske soli u vodi, obojene žuto. Posuda 5, sadrži vodeni rastvor kuprohlorida u amonijumhloridu. Ovaj rastvor upija co. Posuda 7 sadrži alkalni rastvor pirogalola (C 6H (0H) , rastvor je bezbojan, 3 3 upijajući kiseonik postaje ljubičast. Posuda 8 - sadrži vodeni rastvor kalijum hidroksida (KOH), koji upija ·ugljendioksid. Gumeni baloni 6, šire se i skupljaju u zavisnosti od nivoa rastvora u sudovima. Rad sa Orsatovim aparatom. - Pre uzimanja uzorka dimnog gasa za analizu, iz aparata se istisne vazduh.Potom se pumpicom usisa gas iz dimnog kanala. Bireta se napuni sa dimnim gasom i potom gas istisne u atmosferu preko trokrake slavine ll. Uvlačenje dimnog gasa u biretu l vrši se spuštanjem suda 4. Ovo se čini nekoliko puta da bi se izbegle greške pri analizi . . gasa. Zatim se uzima gas za analizu i napuni bireta l. Izravna se nivo rastvora u bireti l i nivo hoce 4 sa crtom na 100 cm3. Ovim se gas stavlja pod atmosferski pritisak. Analiza počinje upijanjem ugljen dioksida. Dimni gas se iz birete prebacuje u posudu 8 podizanjem suda 4. Ovo se ponavlja nekoliko puta. Konačno, dimni gas se vraća u biretu l i vrši izravnavanje nivoa u bireti i boci 4. Smanjen~ zapreminagasa predstavlja procentualno učešće ugljendioksida. Na isti način se odredjuje procentualno učešće kiseonika i ugljenmonoksida u posudama 7 i 5. Redosled apsorpcije uvek mora biti isključivo ovakav, inače drugim redom apsorpcije dobijaju se pogrešni rezultati i rad sa aparatom je neispravan.
282
Fizički
analizatori dimnih gasova
Odredjivanje sadržaja C02 + H2 • - Za odredjivanje sadržaja ugljenmonoksida i vodonika u dimnom gasu služimo se aparatom koji je šematski predstavljen na slici 229. U Vistonovom mostu ovog aparata ugradjena su dva stalna otpora i dve platinske žice. Preko platinske žice V struji vazduh stalne temperature, a preko platinske žice G struji dimni gas. Vistonov most je u ravnoteži pre početka merenja, te kroz galvanometar ne protiče nikakva struja. Ugljenmonoksid i vodonik iz
Slika 229 dimnih gasova sagorevaju na platinskoj žici G, što dovodi do njene temperature. Sa porastom temperature raste i njen otpor prolasku električne struje. Ovim se remeti ravnoteža Vistonovog mosta. Kroz galvanometar će proteći neka struja. Galvanometar je graduisan u procentima CO + H2 , tako da se direktno očitava njihov sadržaj u dimnom gasu.
povećanja
Odredjivanje sadržaja co 2 • - Ovaj aparat je šematski predstavljen na slici 230. U Vistonovom mostu ovog aparata ugradjene su 4 žice koje se zagrevaju električnom strujom.
Slika 230
283
Aparat je tako postavljen da preko žica G struji dimni gas, a preko žice V struji.vazduh stalne temperature. Pre merenja Vistonov most je u ravnoteži i kroz galvanometar ne protiče struja, on miruje. Pri porastu procenta sadržaja ugljendioksida u dimnom gasu zbog njegove slabije toplotne provodljivosti, temperatura žica G će da raste. Njihov otpor prolasku struje biće veći, te će se poremetiti ravnoteža na Vistonovom mostu. Kroz galvanometar će proteći neka struja. Skala je u procentima co2. KOTLOVSKE KOROZIJE Korozija je oksidacija kotlovskih doboša, kotlovskih cevi, cevi pregrejača pare, cevi zagrejača vode i delova zagrejača vazduha. Javlja se na većim površinama grejnih površina, redje mestimično, izaziva smanJ~vanje debljine zidova doboša i cevi a time i ugrožava rad kotla. Razlikujemo sledeće korozije: spoljna korozija, niskotemperaturna i visoko temperaturska, koju izazivaju agre~ sivr.a jedinjenja iz dimnih gasov~a deluje na grejne površine kotla. Unutrašnja korozija nastaje u vodenom prostoru kotlovskog doboša, u kotlovskim cevima, u cevima pregrejača i zagrejača vode. Nju izaziva kiseonik iz napojne vode, sona kiselina nastala raspadanjem kotlovskog kamenca i kisela reakcija napojne vode - mala PH-vrednost. Jačina
i obimnost niskotemperaturske korozije zavi-
si od: sadržaja slobodnog sumpora u gorivu -viška vazduha za.sagorevanje - sadržaja vlage u gorivu - temperature·metala u dodiru sa dim1im gasovima.
284Sadržaj slobodnog sumpora u uglju i mazutu vidi se iz
sledećeg:
-
0,26% 0,74-% 0,80% 1-6% 1-10%
Kolubarski lignit Kostolački lignit Kosovski lignit Mrki ugalj Kameni ugalj Mazut
1-3%
Pri sagorevanju sumpor se jedini sa kiseonikom i prelazi u sumpordioksid
s
+
o2
=
so 2
Sumpordioksid, pod odred.jenim uslovima jedini sesa kiseonikom iz dimnih gasova i prelazi u simpor trioksid. 2S0 2 + 0 2
=
2S0 3
Sumpordioksid sumportrioksid, sa vodenom parom iz dimnih gasova obrazuju sumporastu i sumpor.nu kiselinu.
so 2 so 3
+ H20 = H2so + H20 =
3 H2SOLJ.
Sumporna kiselina u parnom stanju ne korodira delove kotla. Kada temperatura metala i graničnog sloja dimnib gasova opadne na oko llj.0°C, sumporna kiselina iz parnog stanja počinje da se kondenzuje (rosi) i tada nagriza metal. Maksimalno korozija nastaje na temperaturi 100-120°C, odnosno na temperaturi metala koja je za 30-LJ.0°C niža od tačke rošenja sumporne ~ ~kiseline. U narednim tabelama vidi se zavisnost tačke rošenja sumporn;'kiseline uslovljene od procentualnog sadržaja sumpora u gorivu i viška vazduha pri sagorevanju.
285
a) Sagorevanje teškog mazuta S% = A.= 1,15 A= 1,10 lL.= 1,05
1,5 126°C 116°C 96°C
2,0 3,0 2,5 3,5 138°C 144°C l50°C 153°C l30°C 138°C 1440C 148°C 108°C 116°C l25°C 128°C
b) Sagorevanje uglja S% Sagorevanje · u sloju ugljeni prah Mere za
=
=
0,5
1,0
l00°C
l20°C
55°C
60°C
sprečavanje
1,5
2,0
2,5
3,0
125°C 130°C 135°C
140°0
68°0
70°0
63°C
66°C
niskotemperaturske korozije:
- Održavati temperaturu izlaznih dimnih gasova na temperaturi većoj za 30-40°0 od temperature rošenja sumporne kiseline, 160°C pa i više, - Sagorevanje vršiti sa što manjim viškom vazduha, - Po mogućnosti sagorevati gorivo sa što manjim sadržajem sumpora, - Predgrevati napojnu vodu pre ulaska u EKO na temperaturu višu od l00°C, ~ Predgrevati vazduh na temperaturu 50°C pre ulaska u zagrejač vazduha, - Pošto su vrelovodni kotlovi," zbog niske temperature povratne vode, 70-90°C, jako izloženi dejstvu niskotemperaturske korozije, pre ulaska u kotao, povratnoj vodi treba podići temperaturu na l30°C, mešajući je sa delom izlazne vode iz kotla, - Sve grejne površine kotla i pomoćnih uredjaja treba održavati u· što čistijem stanju. Visokotemperaturska korozija javlja se pri loženju kotlova teškim mazutom. Pepeo mazuta sadrži do 50% vanadijuma.
286 Pri sagorevanju vanadijum prelazi u v 2o - vanadijum pentok5 sid. Ovo jedinjenje se topi na temperaturi 575-650°C i hvata na cevi pregrejača, oslobadja se kiseonik koji izaziva koroziju. Jedinjenja vanadijuma i natrijuma tope se ispod 570°C, izdvaja se so3 koji deluje korodivno na metalne površine. v 2o
5
= 2Navo3
+ Na 2so4
+ so
3
Natrijum sulfat snižava temperaturu topljenja vanadijum pentoksida. Pri mešavini 20% H2so4 i 80% v 2o javlja se pojača 5 na korozija, tada se najviše oslobadja kiseonika. aturska korozija može nastupiti pri
sagorev~ju~sa koj~ jedinjenja H2s. Nesagore-
li H2s kod visokih temperatura u ložištu deluje korozivno na kotlovske cevi. Potrebno je dobro mešanje zemnog gasa i vazduha u području gorionika. Mere za
sprečavanje
visokotemperaturne korozije:
- Legiranjem pregrejačevih cevi sa Cr, Al, i Si. Uticajem kiseonika na površini cevi se stvara oksidi c 2o , 3 Al 2o i Sio koji sprečavaju dalju koroziju, 3 3 - Održavati nisku temperaturu pregrejačevih cevi ispod 600°C, - I1agnezijum oksid, sulfat i karbonat, sa vazduhom za sagorevanje uduvavaju se u ložište. Smanjuju masu vanadijuma i natrijuma do 15 puta, povećavaju temperaturu topljenja pepela, naslage na cevima postaju rastresite pa se lako oduvaju,' - !·1agnezijum oksid I1g0 rastvoren u vodi dodaje se maz u tu. Unutrašnja korozija kotla Nju najviše izaziva kiseonik iz,napojne vode. Sa porastom pritiska u kotlu, agresivno delovanje kiseonika je sve
287 veće. Već
kod pritisaka 60 bar i više kiseonik se mora potpuno odstraniti iz kotlovske vode, primenjuju se tri postupka, i to: - Termički postupak, napojna voda se zagreva na temperaturu 99°C u odplinjačima. Kiseonik se izdvaja iz vode,jer sa povećanjem temperature napojnoj vodi opada rastvorljivost gasova u njoj, - Mehanički postupak, rasprašivanjem napojne vode sa parom, odstranjuje se izvesna količina kiseonika, - Hemijski postupak,vodi za ~apajanje kotla se dodaje hidrazin koji vezuje kiseonik, nastalo jedinjenje ne čini taloge. Reakcija je sledeća:
Ovo je najbolji postupak, potpuno udaljuje kiseonik iz napojne vode. Naslage kamenca mogu imati indirektnu ulogu na pojavu unutrašnje korozije. Na temperaturi oko 600°C raspadaju se naslage kamenca, raspada se MgC1 2 , obrazuje se sona kiselina HCl koja izaziva jaku mestimičnu koroziju doboša i kotlovskih cevi. Kisela kotlovska voda, PH~?, nagriza zidove doboša i cevi po celoj okvašenoj površini. Zbog neravnomerne strukture čelika stvaraju se duboki krateri prečnika 3-5 mm. Korozioni procesi na kotlu su daleko složeniji, neki još uvek nedovoljno ispitani čije posledice vidimo. MOGUĆA OŠTEĆENJA
I EKSPLOZIJA PARNIH KOTLOVA
Najveće oštećenje kotlovskog postrojenja nastaje eksplozijom kotlovskog doboša. Materijalna šteta je velika, kotao je za duže vreme ili trajno neupotrebljiv za eksploataciju. Eksplozija doboša razorno deluje na okolinu i ostale kotlove u pogonu. Ovome naročito doprinosi vrela voda iz kotla, koja sa akumulisanom velikom količinom toplotne energije, oslobo-
288
djena kotlovskog pritiska, prelazi u parno stanje. Eksplozija doboša i kotlovskih cevi nastaje usled gubitka vode u kotlu, zbog zastoja uredjaja za napajanje ili nepažnje rukovanja. Pri nestanku vode, zidovi doboša i kotlovskih cevi se zagreju do crvenog usijanja, te zbog dejstva kotlovskog pritiska nastaje njihovo širenjei eksplozija. Eksplozija može nastati i usled dejstva povećanog pritiska u kotlu, ukoliko se na vreme ne otvori ventil sigurnosti. Ako kotao delimično i kratkotrajno ostane bez vode, napajanjem sa vodom nastaje naglo hladjenje pregrejanih delova kotla, što može izazvati otvrdnjavanje i povećavanje krtosti tih delova ili curenje na mestima uvaljivanja cevi. Održavanjem visokog alkalnog broja kotlovske vode, kod kotlova sa malim sadržajem vode čija je para dosta vlažna, d?vodi do zakrečavanja cevi pregrejača pare, a time i do njihovog pregorevanja. Niska temperatura izlaznih dimnih gasova i niska temperatura vode za napajanje dovode do taloženja smole i sumpornih jedinjenja na cevima zagrejača vode a time do korozije. Naročito
je opasno delovanje sumporaste i sumporne ------·----·-kiseline kada dodje do njihovog rešenja na grejne površine na k~aju
kotla ili zagrejača vode. Korozija zahvata veću površinu i za duže vreme onesposobljava kotao za eksploataciju. Dejstvu ove vrste korozije naročito su izloženi vrelovodni kotlovi tokom jeseni i proleća, kao i parni kotlovi ako duže vreme rade sa smanjenim kapacitetom, a loženi su mazutom. 1
Kod kotlova loženih ugljenom prašinom, na putu letećeg pepela, često dolazi do abrazivnog delovanja na cevima ekrana, pregrejača i zagrejača vode. Mesta abrazije se blagovremeno moraju uočiti i ojačati, u protivnom treba očekivati pucanje pomenutih cevi. U levkovima ekranskih kotlova takodje dolazi do abrazivnog delovanja šljake i pucanja ekranskih .cevi.
289
Napajanje kotlova sa nekvalitetnom vodom, dovodi do taloženjakamenca na mestima isparavanja, stvara se izolacioni sloj, prelaz toplote je otežan, dolazi do pregrevanja cevi, njihovog oštećenja, a i do eksplozije. Pojava kiseonika u napojnoj vodi, naročito kod kotlova sa visokim pritiskom dovodi do nagrizanja, u obliku kratera sa vodene strane, kotlovskog doboša i cevi. Ova vrsta ko~ozije vrlo brzo napreduje. Mora se voditi računa o starenju čelika zbog dugoga~ dišnjeg naprezanja kotlovskog doboša i cevi, što takodje može dovesti do eksplozije doboša. Kotlovi loženi ugljenom prašinom, mazutom ili zemnim gasom, u fazi pripreme za pogon, ili zbog gašenja vatre tokom pogona, ako blagovremenone:deluje automatika, izloženi su opasnosti od eksplozije ležišta. Ona je vrlo razorna i sa teškim posledicama za kotao i okolinu. Brze pripreme kotlova za pogon, svih konstrukcija i tipova, naglim toplotnim opterečenjem i opterećenjem pritiskom kao i brzo hladjenje i rasterećenje od pritiska, pri obustavljanju rada, mogu prouzrokovati niz oštećenja na kotlovskim postrojenjima, pa i skratiti vek njihove eksploatacije. RUKOVANJE PARNIM KOTLOVIMA
Priprema kotla za pogon Ako je kotao bio u remontu ili duže van pogona, potrebno je izvršiti pregled kotla. Pre zatvaranja parnog kotla, odgovorno lice kontroliše da li je kotao prazan i čist. Celokupna kotlovska armatura mora da bude ispravna i na svom mestu. Pre početka plinjenja kotla sa vodom, rukovalac kontroliše sve ventile i otvara ventil za odzračenje kotla. Kotao je pun sa vodom kada ona dostigne propisani nivo u vodokaznim
290 staklima. Zatim rukovalac vrši kontrolu i produvavanje vodokaznih stakala. Pregrejač pare se napuni kondenzatom ili spoji sa kotlom da bi se u njegovim cevima kondenzovala para iz napojne vode. Za vreme pripreme kotla za pogon, ventil za pražnjenje pregrejača neprekidno ostaje delimično otvoren. Na rešetku kotla se pušta manja količina uglja i potpaljuje uz pritvorene klapne za dovod vazduha. Zagrevanje kotla mora biti postepeno. Treba se držati pogonskih uputstava datih od proizvodjača kotla. Priprema kotla za pogon može da traje do 24 časa, pa i više. Kada pritisak u kotlu dostigne radnu visinu, pre uključenja kotla u parovodnu mrežu potrebno je izduvati kondenzat iz dela parovoda od kotla do zasuna za vezivanje kotla. Potom se otvara obilazni ventil na zasunu (bay-pas) i izravnava pritisak u kotlu i parovodu, i na kraju se polako otvara zasun za vezivanje kotla. Ukoliko samo jedan kotao snabdeva parovodnu mrežu, puštanje pare u parovod treba da bude postepeno, radi njegovog zagrevanja i mora se izvršiti odvod kondenzata iz parovoda. Posebno je složena priprema za pogon kotlova velikih snaga loženih mazutom i ugljenom prašinom. Rukovalac sa pomoć nicima mora pre potpale da proveri, i to: - delovanje uredjaja termičke komande, naročito blokada - stanje postrojenja za dopremu i pripremu mazuta~ pripremljenost mazuta za sagorevanje -stanje postrojenja za dopremu uglja·i postrojenja za pripremu ugljene prašine. Instrukcije za pripremu kotla za pogon i rukovanje kotlom za vreme pogona napisane od strane isporučilaca kotlovskog postrojenja ili projektantske organizacije su obavezne za rad i postupke rukovalaca i pomoćnika Rukovanje kotlom za vreme pogona Količina goriva koja se sagoreva u ložištu treba regulisati prema potrebama proizvodnje pare. Napajanje kotla sa vodom
291
se reguliše prema isparavanju, tako da nivo vode u kotlu nema velikih promena. Nivo vode u kotlu ne srne nikada da padne ispod vodene ivice. Takodje, ne srne doći do prepunjavanja kotla sa vodom. Vodokazna stakla moraju biti osvetljena i nivo vode u kotlu jasno uočljiv. Odmuljavanjem kotla, treba alkalni broj održavati u odredjenim granicama. Preko instrumenata se kontro- lišu raznastim;Ja i-vre~osti ~pi_~~j~-~-k-~tlovsku listu. Blagovremeno reagovati na svetlosne i zvučne signale termičke komande.
MATERIJAL ZA IZRADU PARNIH KOTLOVA Čelik za izradu doboša i kotlovskih cevi mora da odgovara JUS-u (Jugoslovenskom standardu). Za gradnju kotlova se upotrebljavaju ugljenični i legirani čelici. Ako je temperatura zidova doboša i kotlovskih cevi niza od 250°0, može se upotrebiti ugljenički čelik, sa sadržajem ugljenika do 0,35%. Štetni su sastojci ovog čelika sumpor i fosfor. Njihove količine ne smeju preći O,O~%. Čelik za gradnju kotlova ne treba da ima veću jačinu na kidanje od 350-~50 N/mm 2 , i da se ne može kaliti.
Ako je temperatura zidova doboša i cevi od 250-350°0, za gradnju se upotrebljava molidbenov čelik. Kod temperatura od 350-500°0 za gradnju kotlova se upotrebljava hrom-molibden čelik i hrom-nikl-molibden čelik. Dodavanjem čeliku molibqena, vanadijuma i hroma, povećava mu se jačina na kidanje. Dodavanjem čeliku nikla i vanadijuma, povećava mu se žilavost. Da bi se čeliku povećala otpornost protiv ljuštenja na vatri, on se legira sa silicijumom, hromom i aluminijumom. Dodavanjem čeliku hroma i nikla povećava se otpornost prema koroziji. Izbor'i kvalitet kotlovskog čelika se prepušta graditeljima kotlova koji su za to ovlašćeni.
292 VODA ZA NAPAJANJE KOTLOVA U parnim kotlovskim postrojenjima voda služi za dobijanje vodene pare. Sa porastom kapaciteta i pritiska parnih kotlova povećavali su se i zahtevi za kvalitetniju napojnu vodu. Kvalitet upotrebljene vode utiče na sigurnost rada, vek trajanja i stepen iskorišćenja parnoga kotla. Sirova voda se pre upotrebe podvrgava nizu mehaničkih i hemijskih postupaka radi prečišćavanja i postizanja traženog kvaliteta. Vrste vode Voda za napajanje kotlova može biti: sirova, omekšana, kondenzovana i destilovana. U sirovu vodu spadaju: atmosferska, površinska i podzemna voda. Atmosferske vode nastaju od kiše i snega. Padajući na zemlju, uz put primaju čestice pr?šine i razne gasove, kao: kiseonik, ugljendioksid i azot. Od svih sirovih voda, atmosferske vode su najmekše. Površinske vode sačinjavaju reke, jezera i mora. Imaju u sebi rastvorene mineralne materije i gasove. Sadrže mehaničke primese mineralnog i organskog porekla. Sastav površinskih voda je promenljiv. On zavisi od godišnjeg doba i terena po kome reke teku. Pri visokim vodostajima površ"inske vode sadrže većim delom atmosfersku vodu pa su tada i najmekše. Pri niskim vodostajima, ove vode sadrže najviše izvorske vode, pa su tada i najtvrdje. Podzemne vode se nalaze u bunarima ili se pojavljuju na površinu zemlje ~ao izvori. Sadrže veću količinu rastvorenih so~ li i gasova. Ove vode su postojanog sastava. One spadaju u najtvrdje vode. Omekšana voda nastaje posle odredjenim hemijskim postupcima.
prečišćavanja
sirove vode
Kondenzati nastaju kondenzovanjem vodene pare •.
V~like
293
kondenzata se dobijaju kondenzovanjem vodene pare posle izvršenog rada u parnim turbinama. Kondenzati nemaju rastvo~ rene soli, ali mogu imati čestice ulja i izvesne mehaničke ne-
količine
čistoće.
Destilovana voda nastaje isparavanjem vode u odredjenim ----·-----sudovima- i. ponovnim· kondenzovanjem~pare-kroz- ureciJaje-koji se zovu hladnjaci. -
Vrste primesa u vodi Primese u vodi mogu biti:
mehaničke,
koloidne i rastvo-
rene. Mehaničke primese mogu da plivaju, da lebde i da se talože, a sve u zavisnosti od njihove specifične težine. Primese mogu biti organskog ili mineralnog porekla. Iz vode se odvajaju pomoću peščanih i drugih filtera ili taloženjem. Sačinja vaju ih zemlja, pesak i drugo.
Koloidne primese su organskog ili mineralnog porekla. To su vrlo male čestice. Ne mogu se izdvojiti pomoću peščanih filtera. Ne zadržavaju se ni na papiru za filtriranje. Njih čine ulja, masti, fina prašina, čestice gline. Rastvorene primese u vodi su soli i gasovi. Značajnije soli u vodi su: bikarbonati i sulfati kalcijuma i magnezijuma. Gasovi rastvoreni u vodi su: ugljendioksid, kiseonik i azot. Uticaj primesa napojne vode na rad kotla Sve primese štetno utiču na bezbednost rada i stepen parnoga kotla. Primese u vodi za napajanje kotla izazivaju sledeće posledice: taloženje mulja, stvaranje kotlovskog kamena, penušanje vode u kotlu i koroziju metalnih delova kotla. iskorišćenja
Ta~oženje
mulja nastaje izdvajanjem
mehaničkih
prirnesa
294
iz vode i izdvajanja čestica primesa koje su bile rastvorene u vodi, pa se zbog zagrevanja vode izdvajaju i talože. !1ulj se talozi u cevovodu za napajanje kotlova, zagrejaču vode, armaturi i u bojleru kotla. On ometa rad kotla sprečavajući prolaz napojne yode kroz cevovod, onemogućava dobro zatvaranje kotlovske armature i kao loš toplonoša onemogućava dobar prelaz toplote sa grejnih površina kotla na kotlovsku vodu. Obrazovanje kotlovskog kamenca ~ > Pri radu kotla, usled neprekidnog isparavanja i stalnog napajanja kotla vodom, povećava se koncentracija mineralnih materija u kotlovskoj vodi. Kada dodje do zasićenosti rastvara izdvajaju se soli kalcijumai magnezijuma i stvaraju kotlovski kamenac. Kamenac se hvata na svim površinama kotla koje su pod vodom. Najveće taloženje kamenca biće na mestima gde se vrši najveće isparavanj~. Kotlovski kamenac je uglavnom sastavljen od kalcijumkarbonata (Caco ), kalcijumsulfata (Caso 4 ) i 3 silikata. Karbonatni kotlovski kamenac je mekši od ostala dva Gra~a kotlovskog kamenca zavisi od brzine isparavanja. Sporim isparavanjem nastaje sitnozrnasti kamenac. Burnim isparavanjem nastaje šupljikav kamenac. Kotlovski kamenac je loš toplonoša. On sprečava normalno hladjenje kotlovskih limova i cevi koji su u dodiru sa vrelim dimnim gasovima, odnosno sprečava prelaz toplote sa grejne površine kotla na kotlovsku vodu. Ovo izaziva pregrejanje kotlovskih limova i cevi, dolazi do promene strukture materijala, deformacije kotlovskih delova a u težim sluča jevima i do eksplozije. Jačina metala na kidanje opada sa njegovim zagrevanjem. Na temperaturi od 500°0 jačina na kidanje opada za 75%. Jasno je da takav metal ne može više da izdrži radni pritisak kotla. Svojim taloženjem u kotlu kotlovski kamenac utiče i na smanjenje stepena iskorišćenja parnoga kotla. Tablica br.23 pokazuje kako se povećava potrošnja goriva sa povećanjem debljine kotlovskog kamenca.
295 Tablica
broj 23
5 potr.goriva u % 2 3,5 5 6,5 7,5
Debljina kamenca u mm Povećanj~
l
2
3
4
Korozija metalnih površina kotla u dodiru sa vodom nastaje usled: - dejstva gasova sadržanih u kotlovskoj vodi. Naroči to je opasno dejstvo kiseonika, koji u dodiru sa gvoždjem stvara oksid; - dejstva soli sadržanih u vodi. Kotlovski kamenac se na temperaturi od 600°C raspada i izaziva nagrizanje kotlovskih limova. Proces korodiranja ubrzava i pomaže visoka temperatura i vodena para. Posledice korozije su: oštećenje limova .i cevi kotla, pojedinačno-mesti mično ili po celoj površini. Smanjuj~ se debljina metala i nemogućnost podnošenja radnog pritiska kotla. Ovim se i vek trajanja kotla skraćuje. Penušanje vode u kotlu nastaje zbog velike koncentracije natrijumovih soli, hidroksida i mehaničkih primesa. Posledice penušanja su: povećana vlažnost pare zaprljane sa nečisto ćama iz kojih se pena sastoji, taloženje ove nečistoće u cevima pregrejača u parovodu i zasunima. Netačnost vidostanja u kotlu. Zbog penušanja kotlovska vode u vodokaznom staklu se vidi više vodostanje od stvarnog.Kotao može delimično ostati bez vode. Tvrdoća
vode Tvrdoća
vode zavisi od količine soli, kalcijuma i magnezijuma rastvorenih u vodi. Kod nas se tvrdoća vode meri sa 0 nemačkim stepenima ( n) ili ( 0 d). Druga oznaka se nalazi u starijoj literaturi. Jedan nemački stepen tvrdoće se dobija kada se u l litar hemijsk~ čiste vode rastvori 10 miligrama.(mg) pečenog kreča. (CaO), ili ako se rastvori l gram u 100 litara vode. Prema tvrdoći industrijska voda se deli:
296
od od od od
O do 4°n - vrlo meka 4 do 8°n - meka 8 do 16°n - srednja tvrda 16 do 30°n - tvrda voda.
Napominjemo da za napajanje kotlova može se upotrebiti voda tvrdoće od 0°n do 0,2°n, u zavisnosti od sistema kotlova. Postupci za poboljšanje kvaliteta napojne vode Sirova voda sadrži. razne primese (navedene ranije), koje štetno deluju na kotlovska postrojenje. Pre upotrebe sirova voda se raznim mehaničkim i hemijskim postupcima preči šćava.
Udaljavanje mehaničkih primesa vrši se: propuštanjem sirove vode kroz sita razne finoće. Ovim načinom se odstranjuju iz sirove vode najgrublje mehaničke primese. Taloženjem u bazenima u ko'jima se izdvajaju sve taložne a donekle i lebdeće primese. Voda u taložnicama treba da se zadrži od 12 do 24 časa. Taloženje primesa se ubrzava dodavanjem kreča, sode i aluminijumoulfata. Primese koje se ne talože zadržavamo u peščanim i drugim filterima. Propuštanjem vode kroz sud u kome se nalazi šljunak, pesak, koks itd., na slojevimaovih materija zadržavaju se lebdeće i plivajuće primese. Brzina vode kroz filtere kreće se od 0,2 do 50 m na čas. Posle prolaska odredjene količine vode nastaje zaprljanost filtera. To se može videti po pritisku vode na ulazu i pritisku na izlazu iz filtera. Filter se mora oprati jer njegova propusna moć opada. Pranje filtera se vrši vodom i ~duvavanjem vazduha radi rastresanja filtrirajućeg materijala. Na slici 231 šematski je predstavljen peščani filter za vodu.
297
Slika 231 Udaljavanje koloidnih primesa Koloidne primese se hvataju sa specijalnim pahuljastim materijama koje grade mrežu i plivaju ili padaju na dno. Za hvatanje koloidnih primesa vodi se dodaje aluminijum sulfat ili sulfat gvoždja. Posle ovoga postupka voda se propušta kroz filtere. Hvatanje koloidnih primesa može se vršiti i uticajem električne struje, kada nastaje skupljanje čestica ulja i masti u veće kapi, a potom se odstranjuju pomoću filtera. Udaljavanje rastvorenih soli iz vode Udalj~vanje soli može da bude potpuno i delimično. Omekšavanje napojne vode spada u delimično udaljavanje soli. Potpuno udaljavanje soli iz vode postiže se destilacijom i demineraliza~ijom sa jonskim izmenjivačima.
298 Kod nas su najrasprostranjeniji postupci za omekšavanje vod~ i to: kreč-soda-trinatrijumfosfat. Ovim hemikalijama delujemo na rastvorene soli u vodi kalcijuma i magnezijuma i pretvaramo ih u slabo rastvorljiva jedinjenja, koja se talože. Ovi postupci mogu se vršiti u hladnoj ili zagrajanoj vodi, obično na oko 80°C. Ako se udaljavanje soli vrši iz zagrejane vode rezultat omekšavanja je bolji. Na slici 232 šernatski je predstavljen uredjaj za ornek~avanje vode za napajanje kotlova postupkom kreč-soda-trinatrijum fosfat.
Slika 232 Hemijska reakcija je
sledeća:
Ca(HC0 ) 2 + (Ca(OH) 2 2Caco + 2H20 3 3 Mg(HC0 ) 2 + 2Ca(OH) 2 Mg(OH) 2 + 2Caco + 2H2o 3 3 gde je: Ca(OH) 2 - krečno mleko CaO - pečeni kreč Na 2co3 - natrijumova soda NaOH - ljuta soda Krečno ml~ko vezuje i slobodan ugljendioksid (co ) koji· se 2 nalazi u vodi.
299 Udaljavanje gasova iz napojne vode Gasovi sadržani u napojnoj vodi, a naročito kiseonik, mogu da izazovu koroziju metalnih delova kotla. Njihovom udaljavanju iz napojne vode, preko posebnih uredjaja i postupaka, mora se posvetiti velika pažnja. Uglavnom postoje tri postupka za udaljavanje iz napojne vode, i to: Termički postupak - zagrevanjem napojne vode na 99°C
u
odplinjačima.
povećanjem
Gasovi se izdvajaju iz napojne vode jer sa temperature vode opada rastvorljivost gasova u vo-
di. Hemijski postupak - vodi za napajanje kotla se dodaje hidrazin koji vezuje kiseonik. Reakcija je sledeća:
Ovo je najbolji postupak za vezivanje kiseonika iz napojne vode, jer nastala jedinjenja ne čine taloge. Ovaj postupak je obavezan kod kotlova koji rade sa pritiskom većim od 64 bar. Mehanički postupak - mešanjem napojne vode ili njenim rasprašivanjem pomoću pare moguće je odstraniti izvesnu količinu gasova iz nje.
Hemijski post?pak za prečišćavanje vode na principu razmene Ovaj postupak ima široku primenu za prečišćavanje vode za napajanje kotlova. On obezbedjuje potpuno odstranjenje primesa koje čine vodu tvrdom. Predhodno se sirova voda dekarboniše dodavanjem krečnog mleka koncentracije 4-5°B. (Bornea). :Na ovaj način vodi se obori tv~oća na 4-5°n. Potom se dekarbonisana voda propušta kroz peščane filtere radi odstranjivanja mehaničkih primesa. Na kraju, ovako pripremljena voda se propušta kr?z jonske izmenjivače. Šema ovog postrojenja pred-
300 stavljena je na slici 233. Prikazani jonski izmenjivač ima kapacitet 80 t. na čas vode. Slojevito je napunjen sa 600 kg. šljunka prečnika 7-15 mm, 1200 kg. peska prečnika 3-4 mm i 2000 kg. jonske mase prečnika 0,1-1 mm. Jonska masa je ? obliku sačme, porozna je i ima veliku površinu. Ona sadrži u sebi natrijuma. Ima osobinu da upija kalcijum (Ca) i magnezijum (Mg) iz jedinjenja koja se nalazi u vodi i koja grade kamenac. Vodi predaje natrijum (Na) koji obrazuj~ jedinjenja koja ne grade kamenac - natrijumove soli. Postupak razmene je brz.
Slika 233 Dovoljan je samo jedan prelaz vode kroz jonski izmenjivač. Kada tvrdoća vode na izlazu iz jonskog izmenjivača poraste n~ O,Ol 0 n, jonska masa se mora regenerisati sa kuhinjskom solju (NaCl), radi natapanja sa natrijumom (Na). Kod prikazanog jonskog izmenjivača, regeneracija mase se vrši posle prečišće nih 1400 m3 vode. Za njegovu regeneraciju utroši se oko 500 kg kuhinjske soli. Regeneracija traje oko l čas. So se rastvara u sonoj posudi i potom se naplli!i jonski izmenjivač. Ovaj rastvor soli miruje u jonskom razmenjivačuoko 15 minuta. Potom se otvori ventil za pražnjenje jonskog izmenjivača i ventil za protok vode kroz izmenjivač. Kada prestane da izlazi slana voda iz jonskog izmenjivača, regeneracija je završena. Treba produžiti sa ispiranjem jonskog izmenjivača još 15-20 minuta.
301 Pogonske kontrole kvaliteta vode Ova kontrola se mora vršiti redovno i dobijeni rezultati upisivati u odredjeni obrazac. U pogonima se kontroliše: sirova voda, omekšana voda, voda za napajanje,kotlovska voda i kondenzat. Za brzu kontrolu omekšane vode primenjuju se sledeće metode: U graduisanu staklenu bocu sipa se 40 cm3 vode i dodaje kap po kap sapunice Boutron-Boudet uz neprekidno mućka nje sve dok se ne stvori postojana pena visine oko 20 mm. Pročita se na bireti utrošak sapunice. Bireta je graduirana u stepenima nemačkim ( 0 n). Ova metoda nije dovoljno tačna ali je za pogonske kontrole dobra.
Za odredjivanje tvrdoće omekšane vode metodom kompleksona, postupak je sledeći:
U graduisanu staklenu bocu sipa se 100 cm3 vode i istopi jedna pufer tableta i doda l cm3 amonijaka. Ako voda dobije tamno zelenu boju njena tvrdoća je 0°n. Ukoliko voda sadrži izvesnu tvrdoću ona dobija crvenu boju. Takvoj vodi se dodaje kap po kap kompleksan rastvora sve dok ona ne dobije tamno zelenu boju." Svaki utrošen cm3 ovog rastvara predstavlja tvrdoću od 1°n. Odi~djivanje
p i m vrednosti
alkali teta Kada se želi da odredi alkalitet jednog rastvara, onda mu se odredjuje tzv. p i m-alkalitet. p - alkalitet se odredjuje uz indikator fenolftalein, a m-alkalitet uz indikator metiloranž. Y·kontroli kvaliteta vode ovo je jedan veoma važan podatak. Odnos p i .m-alkaliteta je mera u vodi prisutnih baza, karbonata i bikarbonata.
302
U graduisanu staklenu bocu sipa se 100 cm3 omekšane vode. Doda se dve do tri kapi fenolftaleina. Voda se oboji crveno. Zatim se dodaje kap po kap sone kiseline koncentracije n/10 HCl (deseti deo normalnog rastvora) uz istovremeno muć kanje sve dok ne nestane crvene boje. Utrošak sone kiseline u cm3 daje p - vrednost. U istu vodu dodaje se 2-3 kapi metiloranža. Voda se oboji žuto. Ponovo se dodaje kap po kap sone kiseline sve dok .voda ne dobije crvenkastu boju. Ukupan utrošak sone kiseline, u prvom i drugom dodavanju, daje m - vrednost. Najbolji odnos je: .2P = m. Ako je p malo, u vodi nedostaje u vodi nedostaje sode.
krečnog
mleka. Ako je.m ma1o,
U tablici broj 24 date su orijentacione veličine vrednosti p i alkalnog broja s obzirom na kotlovski pritisak. Tablica broj 24 pk - bar P - cm3/l AB - mg/l
20 10 400
40
7 300
64 3 120
80 l 50
125 0,5 20
160 0,4 20
Alkalni broj - to je sadržaj alkalne soli u kotlovskoj vodi izražen u mg/l. Njega čini pretežno natrijumhidroksid (NaOH). Ako je alkalni broj veliki, vodena para je zaprljana i nastaje taloženje soli u cevima pregrejača pare i na turbinskim lopaticama. Veličina alkalnog broja reguliše se otakanjem taloga (odmuljivanjem). ·Alkalni broj se može izračunati ako p - vrednost pomnožimo sa 40. AB = p x 40.
303
pH-vrednost Kiseline i lužine u vodenom rastvoru, pa i sama voda, disocirani (rastavljeni) su delimično na njihove jone, koji imaju odredjen električni :r{aboj. Tako naprimer sona kiselina (HCl) je delimično ili potpuno disocirana na vodonikove jone (H) i j one hl ora (Cl), pri čemu H ima po zi ti van električni naboj, a Cl negativan. Natrijeva lužina (NaOH) disocirana je na natrijeve jone (Na) i hidroksilne jone (OH). Vrednost pH je mera za broj vodonikovih jona u jednom rastvoru, odnosno za koncentraciju vodonikovih jona i izražava se u l\lol/litar. Reakcija jednog rastvora, odnosno da li je jedan rastvor kiseo ili alkalan, odredjuje se pomoću broja vodonikovih (H) i hidroksilnih (OH') jona. Ako se u jednom rastvoru nalaze iste količine H i OH jona, onda je taj rastvor neutralan (nije ni kiseo ni alkalan). Vrednost pH tog rastvora iznosi 7• Ako broj H-jona preovladjuje, onda je rastvor kiseo, a pri preovladjivanju OH-jona, rastvor je alkalan. Jedan rastvor je utoliko kiseliji, ukoliko je veći broj H-jona i ukoliko više nadmašuje broj OH jona. Rastvor je utoliko alkalniji ukoliko se u njemu nalazi veći broj OH-jona. Iz toga proizilazi da je: pri pH od ?-rastvor kiseo pri pH = ?-rastvor neutralan pri pH od ?-rastvor alkalan. Posle odstranjenja kiseonika najvažnija mera, koju treba preduzeti u jednom sistemu za napajanje kotlova radi sprečavanja korozije metalnih delova, je regulisanje pH-vrednosti napojne vode. Za sprečavanje korozije treba održavati pH-vrednosti od 7,5-9,5. Ako je sadržina neutralnih soli velika, a kotlovi nisu mnogo-osetljivi na taloženje mulja, takva voda se može smatrati bezopasnom u pogledu nagomilavanja korozionih produkata. Neki put je potrebno da se pH-vrednost napojne vode podigne veštački na taj način, što se dodaju alkalne
304 reagencije kao što su kaustična soda, trinatrijev fosfat ili amonijak. Za ~erenje pH-vrednosti postoje dve metode: kolorimetriska i elektrometriska. U vodu koju ispitujemo dodamo nekoliko kapi univerzalnog indikatora. Voda će dobiti neku boju. Uporedjenjem sa skalom boja odredjujemo pH-vaednost. Tačnija je metoda elektrometriska. Odredjivanje koncentracije vodonikovih jona vrši se merenjem potencijalne razlike izmedju ispitivanog i uporednog rastvara, pomoću naročitih elektroda pri temperaturi 23°C. Promenom temperature menja se pH-vrednost. ~c
UREDJ.A..JI ZA NAPAJANJE KOTLOVA
Kotlove napajamo pomoću centrifugalnih, klipnih i mlaznih pumpi. Tehnički propisi obavezuju vlasnika da svaki parni kotao mora imati najmanje dva uredjaja za napajanje sa različitim pogonom. Svaka napojna pumpa mora biti sposobna da daje dva puta veću količinu napojne vode od one koja u kotlu ispari. Ako imamo veći broj pumpi za napajanje, izuzimajući najveću, sve ostale moraju dati dva puta veću količinu od potrebne. Više parnih kotlova, istog radnog pritiska, ako napajaju parom zajedničku mrežu u pogledu napajanja smatraju se kao jedan kotao.Pritisak pumpi treba da je toliki da može savladati radni pritisak u kotlu i sve otpore u napojnom· cevovodu. Pumpa za napajanje kotlova Svaka pumpa savladjuje visinske razlike ili razlike pritiska prebacujući vodu sa jednog mesta na drugo. Najčešći slučaj je da pumpa crpi tečnost iz niže posude (rezervoara) i potiskuje u višu posudu ili kotao.
305 Cevovod od bunara ili rezervoara do pumpe zove se usisni vod, a cevovod od .pumpe do više posude (kotla) zove se potisni vod. Na razne načine, u zavisnosti od toga da li je pumpa rotaciona, klipnaili mlazna, ona u radu stvara na usisnoj strani pritisak niži od atmosferskog. Pošto je u tom slučaju spoljašnji atmosferski pritisruc veći od potpritiska u usisnom vodu to on, delujući na površinu tečnosti u bunaru ili rezervoaru, potiskuje ovu kroz usisni vod do pumpo. Pošto normalni atmosferski pritisruc iznosi 1013 mbar što odgovara pritisku vodenog stuba visine 10,33 m, izlazi da je ovo najveća moguća visina sisanja vode jedne crpke. Visina sisanja vode od 10,33 m postigla bi se pri potpunom vakuumu u usisnom vodu i kada usisni vod ne bi· stvarao otpore pri proticanju vode. U praksi se potpuni vakuum ne može postići uz to na usisnom vodu su ugradjeni ventili i kol~na koji stvaraju otpor proticanja vode, pa stvarna visina sisanja pumpe iznosi 7-8 metara. Sa porastom temperature vode opada i visina sisanja pumpe. Ako se crpi voda više temperature (60°C i veće), pumpa mora da se postavi što niže, tako da voda sama dotiče u pumpu. Tada kažemo da je pumpa potopljena. U usisnom cevovodu pumpe deluje pritisak vodenog stuba, a često i natpritisak iz rezervoara napojne vode, što onemogućava isparavanje. Mlazne pumpe (injektori) Mlazne pumpe usisavaju i poti skuju vodu z aj edno sa parnim ili tečnim mlazom koji izlazi velikom brzinom iz mlaznice (brizgaljke). Upotrebljavaju se za napajanje lokomotivskih i lokomobilskih kotlova, kao _i_ svuda_gde_kondenzacija-- - radne- pare-ne pravrsmet~X~~- :P;;~te su konstrukcije i jefti..;. ne. Kada para ili voda protiče kroz mlaznicu, njoj raste brzina a opada pritisak. Na izlazu iz mlaznice para dostiže najveću brzinu, dok joj pritisak opadne ispod atmosferskog.
306 U tom momentu, dejstvom atmosferskog pritiska na vodu u rezervoaru ili bunaru nastaje usisavanje i potiskivanje vode. Usisna visina zavisi od temperature vode i pritiska radne pare. Mlazna pumpa dobro radi sa vodom temperature do 30°C. Već kod temperature vode iznad 60°C, mlazna pumpa ne može da sisa. Voda mora doticati do mlazne pumpe. Pritisak zasićene pare za pogon ejektora iznosi 0,5-1 bar.
l' . ~:_x
-:cs±
LL' ' "il.
==j: :X:
A-L l
l
7
Slika 234 Na slici 234 prikazana je šema mlazne pumpe. Oznake su sledeće: 1 . - mlaz radne pare; 2- ventil za podešavanje pritiska radne pare; 3 - parni sisak (mlaznica); 4 - sisak za mešanje vode i pare; 5 - sisak u kome se smanjuje brzina vode a povećava pritisak; 6 - povratni ventil; 7 - povratni ventil na usisnom cevovodu; 8 - povratni ventil za ispuštanje vode na početku rada mlazne pumpe. Ona radi na sledeći način: protičući kroz mlaznicu 3 - para povećava brzinu a gubi pritisak. Na izlazu iz mlaznice_3 oko nje će se obrazovati razredjeni prostor potpritisak. Dejstvom atmosferskog pritiska na površinu tečno sti u rezervoaru 9, nastaje usisavanje vode, koja se na ulazu u mlaznicu 4 meša sa parom. Kroz mlaznicu 4 takodje raste brzina mešavine vode i pare, te će se na izlazu stvoriti podpritisak, pritisak niži od atmosferskog. Dejstvom atmosf~rskog priti~ka zatvoriće se povratni ventil 8, koji služi da propusti izvesnu količinu tečnosti iz kućišta mlazne pumpe na početku
307
rada. Kroz mlaznicu 5, pošto seona širi ka izlazu, opadaće brzina vode a rašće pritisak. Doći će do otvaranja povratnog ventila 6 i ubacivanja vode u kotao.
l'l
"i
o)
Slika 235 Oznake: l- ručica za otvaranje parnog ventila 8 2- mlaznica zaparu 3- mlaznic~ za mešanje pare i usisane vode 4- povratni ventil 5- mlaznica za povećanje ptitiska 6- povratni ventil
7-
kućište
Firma Šefer - Budemberg radi mlazne pumpe za pritiske do 15 bar• visine sisanja do 6 metara i kapaciteta do 375 l/min vode.
308
Rotacione pumpe Sastoje se od kućišta, rotora sa radnim kolima i sprovodnih kola. Radna kola imaju u unutrašnjosti, od glavčine ka periferiji, povijene žlebove (lopatice). Kod radnih kola normalne konstrukcije za srednje i visoke pritiske, voda aksijalno pritiče, ulazi u žlebove oko glavčine a radijalne ističe na periferiji kola usled dejstva centrifugalne sile. Radna kola se učvršćuju na vratilo pumpe pomoću klinova. Rotacione pumpe mogu biti gonjene elektromotorom ili parnom turbinom. Prema proticanju tečnosti u radnim kolima, .rotacione pumpe delimo na: - jednostepene pumpe sa prostim radnim kolom; - jednostepene pumpe sa dvostrukim radnim kolom i priticanjem vode sa dve strane; - višestepene pumpe sa više prostih radnih kola, postavljenih na red duž toka vode. Pritisak pumpe raste sa povećanjem prečnika radnog kola, povećanjem broja prostih radnih kola i povećanjem broja obrtaja pumpe. Za napajanje kotlova niskog pritiska upotrebljavaju se rotacione pumpe normalne konstrukcije~ Za n~pajanje kotlova visokih pritisaka do 250 bar i temperature napojne vode 200°0 i više, grade se pumpe podešenih konstrukcija, da bi odgovorile ovim zahtevima. Rotacione kotlovske pumpe treba da ispunjavaju sledeće uslove: - mogućnost regulisanja kapaciteta pumpe radi prilagodjavanja promenljivom opterećenju kola; - podnošenje toplotnih delovanja bez štete na vek pumpe i njeno funkcionisanje; - prijem velikih aksijalnih sila koje se javljaju pri visokim pritiscima;
,·,~
307
rada. Kroz mlaznicu 5, pošto seona širi ka izlazu, opadaće brzina vode a rašće pritisak. Doći će do otvaranja povratnog ventila 6 i ubacivanja vode u kotao.
,,
.....,
"i
l 5)
a)
Slika 235 Oznake: l- ručica za otvaranje parnog ventila 8 2- mlaznica zaparu 3- mlaznica za mešanje pare i usisane vode 4- povratni ventil 5- mlaznica za povećanje ptitiska 6- povratni ventil
7-
kućište
Firma Šefer - Budemberg radi mlazne pumpe za pritiske do 15 bar• visine sisanja do 6 metara i kapaciteta do 375 l/min vode.
308
Rotacione pumpe Sastoje se od kućišta, rotora sa radnim kolima i sprovodnih kola. Radna kola imaju u unutrašnjosti, od glavčine ka periferiji, povijene žlebove (lopatice). Kod radnih kola normalne konstrukcije za srednje i visoke pritiske, voda aksijalno pritiče, ulazi u žlebove oko glavčine a radijalno ističe na periferiji kola usled dejstva centrifugalne sile. Radna kola se učvršćuju na vratilo pumpe pomoću klinova. Rotacione pumpe mogu biti gonjene elektromotorom ili parnom turbinom. Prema proticanju tečnosti u radnim kolima, rotacione pumpe delimo na: - jednostepene pumpe sa prostim radnim kolom; ·- jednostepene pumpe sa dvostrukim radnim kolom i priticanjem vode sa dve strane; - višestepene pumpe sa više prostih radnih kola, postavljenih na red duž toka vode. Pritisak pumpe raste sa povećanjem prečnika radnog kola, povećanjem broja proŠtih radnih kola i povećanjem broja obrtaja pumpe. Za napajanje kotlova niskog pritiska upotrebljavaju se rotacione pumpe normalne konstrukcije. Za napajanje kotlova visokih pritisaka do 250 bar i temperature napojne vode 200°0 i više, grade se pumpe podešenih konstrukcija, da bi odgovorile ovim zahtevima. Rotacione kotlovske pumpe treba da ispunjavaju sledeće uslove: - mogućnost regulisanja kapaciteta pumpe radi prilagodjavanja promenljivom opterećenju kola; - podnošenje toplotnih delovanja bez štete na vek pumpe i njeno funkcionisanje; - prijem velikih ru~sijalnih sila koje se javljaju pri visokim pritiscima;
309 - dobro zaptivanje
kućišta
i hladjenje zaptivnih
č aura.
Regulisanje kapaciteta napojne pumpe postiže se promenom broja obrtaja pogonskog elektromotora ili parne turbine. Regulisanje se moze vršiti i prigušivanjem vode u potisnom cevovodu pritvaranjem ventila. Ovako regulisana pumpa radi sa nešto lošijim stepenom iskorišćenja. Dobro regulisanje se postiže ugradnjom foitove spojnice. U pogledu obezbedjenja zaptivnih·čaura kotlovskih pumpi od visokih temperatura i visokih pritisaka, postoje razna rešenja koja proizvodjači primenjuju. Izmedju normalne zaptivne čaure i kućišta pumpe gradi se sužena komora za proticanje hladne vode koja sluzi za hladjenje i zaptivanje čau ra.sa labirintima. Deo ~ruce vode koji prodire iz kućišta pumpe prolazi kroz čauru sa labirintima, pri čemu toj vodi opada pritisak i temperatura. U suženoj komori meša se sa vodom za hladjenje i izlazi napolje. Na ovaj način je zaptivni materijal izložen umerenoj temperaturi i pritisku. Za neutralisanje manje aksijalne sile, koja tezi da pomeri vratilo pumpe u smeru suprotnom potiskivanju vode, ugradjuju se razna uporna ležišta. Kod višestepenih pumpi ugradjuju se rasteretni diskovi. Rasteretni diskovi se ugradjuju posle zadnjeg pokretnog kola. Dovodjenjem pritiska tečnosti sa suprotne strane diska, poništava se dejstvo aksijalne sile i ležišta pumpe rasterećuje. Pri kretanju, kotlovska pumpe slabo ostvaruju vakuum u usisnom vodu. Da bi usisni vod bio pun vode ugradjuju se povratni ventili. Pošto kotlovi srednjeg i visokog pritiska napajaju zagrejanom vodom temperature 100°C i više, kotlovska pumpe se postavljaju niže od rezervoara za kotlovsku vodu, tako da voda dotiče kroz usisni vod. Tablica br.25 pokazuje zavisnost visine sisanja pumpe od temperature vode. Već kod temperature od 70-80°C ona se više ne moze sisati već je potrebno njeno doticanje.
310 Tablica broj 25 0
c o m
7
\
lO
20
30
40
50
60
6,9
6,6
6,2
5,5
4,6
3,2 1,3 -1,4 -3
70
80
90
100
-4
Pumpa se pušta u rad pri zatvorenom ventilu na potisnom vodu. Pošto dostigne normalni broj obrtaja, polako se otvara ventil svedok se ne dostigne normalni kapacitet pumpe. Opterećenje pumpe se kontroliše na ampermetru pogonskog elektromotora.
·'
·;
Slika 236 Pri izboru materijala za gradnju kotlovskih pumpi mora se vodi·Gi računa o pritisku i temperatu~i·vode za napajanje kotla. Kućišta, radna i sprovodna kola kotlovskih pumpi za visoke pritiske rade se od kvalitetnog čeličnog liva. Naročiti
zahtevi se postavljaju pri izgradnji cirkulacionih pumpi za kotlove sa prinudnom cirkulacijom vode, zbog visokog pritiska i temperature napojne vode. U ovom slučaju temperatura napojne vode može biti i preko 300°c. Naročita pažnja se mora posvetiti izradi zaptivnih čaura. One se moraju dobro hladiti i zaptivati. Na slici 236 prikazana je višestepena kotlovska napojna pumpa. Oznake: l radno kolo; 2 - sprovodno kolo; 3 - rasteretni disk; 4 - zaptivna čaura.
::"" ~
311 Pogonska snaga crpke p =
izračunava
Q• y • H
se
pomoću
obrasca:
(kW)
1020 • '2
Oznake: P - snaga u kW; Q - kapacitet pumpe u m3/sec; Y - specifična težina u N/m3 H - ukupna manometarska visina (m); ~ - stepen iskorišćenja pumpe. Ukupna manometarska visina H je v~s~na označena na vakuummetru i manometru pumpe; sastoji se od manometarske usisne visine i manometarske potisne visine.
H = man.usisna visina + man.potisna visina. Stepen iskorišćenja pumpe (eta) kreće se od 0,6-0,9. Kod većih pumpi stepen iskorišćenja se kreće od 0,8-0,9. Primeri za vežbu: l. primer Izračunati
pogonsku snagu rotacione pumpe čiji je kapacitet 120 rn3/h vode, ukupna manornetarska visina 100 m i stepen iskorišćenja 0,8. 120 • 10000 • 100 p =
p=----
1020 •
t
3600 • 1020•0,8
= 41 kW
Pošto se kotlovi napajaju vodom temperature preko 100°C, da ne bi došlo do.njenog isparavanja ona se nalazi u rezervoarimapod pritiskom. Pogonska snaga kotlovske pumpe u tom slučaju izračunava se p
Q• p 27,2--y •
"l.
(k\'1)
312 Oznake:
Q - kapacitet pumpe u kg/h; p - razlika pritiska na ulazu i izlazu pumpe u bar t - stepen iskorišćenja pumpe u % Y - specifična težina vode u N/m3 2. primer Izračunati
pogonsku snagu pumpe čiji je kapacitet 80 t/h vode, razlika pritiska 60 bar, stepen iskoriščenja 70% i specifična težina napojne vode 9200 N/m3 bar. Q
p
27,2
~
p • y
80000 • 60 = 27,2 - - - -
70 • 9200
203 kW.
Klipne pumpe Na slici 237 prikazan je presek klipne pumpe jednostrukog delovanja. Oznake: l - rezervoar; 2 - usisna korpa; 3 - povratni ventil; 4 - usisni ventil crpke; 5 - klip; 6 pogonska krivaja; 7 - potisni ventil; 8 - vazdušna komora i 9 - rezervoar •
.3
Slika 237
'"'-
~)
313 Pogon klipnih pumpi može biti sa elektromotorom preko krivajnog mehanizma ili parom preko razvodnika. Klip se kreće napred-nazad. Kada se klip kreće nazad, pri takozvanom usisnom hodu, on stvara u kućištu crpke potpritisak. Dejstvom atmosferskog pritiska na površinu tečnosti u bunaru ili rezervoaru, otvara se usisni ventil 4 i voda ulazi u kućište crpke. Za ovo vreme ventil na potisnom cevovodu 7 ostaje zatvoren zbog pritiska vode. Kada se klip kreće napred vrši se takozvani potisni hod, u kućištu crpke se stvara natpritisak, koji zatvara usisni ventil 4 a otvara potisni ventil 7 i voda biva potisnuta u cevovod. Usisna korpa sa povratnim ventilom omogućava da usisni cevovod bude pun vode i kada crpka ne radi. Klipna crpka se može. pustiti u rad i kada je usisni cevovod ispunjen vazduhom. Ona na.početku radi kao vazdušna pumpe sve dok atmosferski pritisak ne potisne vodu u kućište crpke. Zaptivači na cevovodu ne bi smeli da propuštaju vazduh. Na slici 238 prikazan je šematski presek klipne crpke dvostrukog delovanja. Kod ove crpke, dol{ jedan kraj klipa usisava vodu, drugi kraj klipa potiskuje vodu u potisni cevovod. Na ovaj način se postiže crpljenje duplo veće količine tečno sti nego kod crpke jednostrul{og delovanja. Proticanje vode u usisnom i potisnom cevovodu je ravnomernije. Stepen iskorišće nja pumpe kreće se od 0,8 do 0,9.
Slika 238
314
Kapacitet klipne crpke direktno je proporcionalan broju hodova klipova. Promenom broja hoda klipova lako se reguliše kapacitet crpke. Kod klipnih crpki sa parnim pogonom regulacija se vrši i pomoću parnog regulatora, smanjuje se dovod pare. Kod klipnih pumpisa elektromotornimpogonom regulisanje kapaciteta se vrši promenom brojaobrtaja elektromotora. U tablici br.26 date su visine sisanja klipnih pumpi u zavisnosti od temperature vode. Tablica br.26 oe
lO
30
50
m
6
5
3
70
80
90
100
-0,5
-1,7
-2,3
-2,5
Ako je temperatura vode za napajanje kotla 70°C i veklipna pumpa se postavlja ispod rezervoara da bi voda sama doticala. ća,
Proračun
klipne crpke
Za preračunavanje kapaciteta klipne crpke jednostrukog delovanja primenjuje se obrazac:
~·~
Q=
s • n •
(m3/h)
.4
Kod klipnih crpki dvostrlli{og delovanja, za navanje kapaciaeta primenjuje se sledeći obrazac: Q=
?I (d2 4
- d1 2 ) • 2 • s • n •
Oznake: Q -kapacitet crpke u m3/h d - prečnik klipa u met. d 1 - prečnik klipnjače u met. s - hod klipa u met. n - broj hodova na čas stepen iskorišća1j a crpke.
1-
~
'
(m3/h)
izraču
315 Pogonsku snagu klipne crpke
izračunavamo
p
sa obrascem: (k\'/)
Oznake: Q- kapacitet crpke u m3/sec; H - manometarska visina (m); Y - specifična težina vode u N/m3 3. primer Izračunati pogonsku snagu klipne crpke čiji je kapacitet 300 m3/h, stepen iskorišćenja 0,8 i ukupna manometarska visina crpljenja 80 m.
0,083 • 80 • 10000
= 82 l;:W 1020 • 0,8 Klipne crpke služe za napajanje kotlova malih i srednjih kapaciteta za radne pritiske do 40 bar. Specijalne konstrukcije ovih crpki mogu napajati kotlove sa pritiscima 160 bar i više. p
TABLICA ZA PROTOK PARE
u kg/h
\jJ ~
(J)
. 317
IZVOD IZ TEHNIČKIH PROPISA ZA IZRADU I UPOTREBU PARNlli KOTLOVA, PARNIH SUDOVA, ZAGREJAČA VODE I PREGREJAČA PARE I!I. Kod prijema i postavljanja parnih kotlova i kotlovskih postrojenja mora se voditi računa da li je kotao izradjen u svemu po odredbama tehničkih propisa, da li je ugradjena predvidjena armatura i svi uredjaji za bezbedan rad kotla i da li je kotao postavljen u duhu propisa. Svaki kotao mora biti snabdeven fabričkom tablicom, koja se mora na čelo kotla ili na koje drugo vidljivo mesto pričvrstiti za kotlovski lim zavrtnjima ili zakivcima. Na ovoj ploči mora biti ispisano utisnutim ili ispupčenim slovima: a) ime proizvodjača parnog kotla i mesto gradnje; b) fabrički broj parnog kotla; e) godina gradjenja kotla; d) najveći dozvoljeni radni pritisak u bar. Kotao mora biti snabdeven armaturom i uredjajima koji kontrolišu rad lcotla od kojih navodimo: a) manometar za kontrolu pritiska u kotlu; b) vodomerna stakla ili vod. slavinice za kontrolu stanja vode kotlu; e) uredjaji za napajanje kotla.
u
Propisi predvidjaju na koji način, na kom mestu kotla i kako treba postaviti ovu armaturu. Ovde navodimo samo osnovne uslove. l. Hanometar mora biti sa skalom u bar, a podela mora biti tolika. da se pri ispitivanju hladnim vodenim pritiskqm može kontrolisati. Vezuje se direktno sa parnim kotlom, na najvišem mestu, ispod manometra se postavlja trokraka slavina za kontrolu manometra, a spojna cev treba da bude savijena.
318.
2. Pokazivači vodostanja se moraju postaviti tako, da gornja vidljiva gr~~ica bude najmanje 60 mm preko, a donja najmanje 40 mm ispod linije najnižeg vodostanja. Linija najnižeg vodostanja mora biti na 100 mm iznad vatrene linije, a vatrena linija je ona linija, do koje smeju dopirati plamen i topli gasovi,tj. to da granica bude najmanje 60 mm preko, a donja najmanje 40 mm ispod linije najnižeg vodostanja. Linija najnižeg vodostanja mora biti na 100 mm iznad vatrene linije, a vatrena linija je ona linija, do koje smeju dopirati plamen i topli gasovi, tj. to je granica o koje su površine s jedne strane oplahivane toplim gasovima, a sa druge strane kvašene vodom.
3. Uredjaj za napajanje. Svaki kotao mora imati dve naprave za napajanje vodom, koje moraju imati potpuno nezavisne pogone. Svaka naprava mora imati kapacitet ravan dvostruko trajnom najvećem isparavanju kotla ili skupine kotlova. D. Pogon parnih postrojenja Pogon parnih postrojenja obavezno se mora voditi u svemu prema odredbama predvidjenim tehničkim propisima i sigurnosnim pravilima. Parnim postrojenjem može rukovati sa~~ kvalifikovano osoblje sa položenim ispitom za ovu službu. Nekvalifikbvano ·osoblje može se upotrebiti samo kao pomoćno osoblje. U prostoriji gde je smešten veći broj parnih postrojenja, mora se zaposliti dovoljan broj rukovalaca, koji će obezbediti bezbedan rad postrojenja. Inspektor parnih kotlova kontroliše u ovom slučaju brojno stanje takvih lica i njihovo opterećenje.
Parno postrojenje za vreme pogona mora biti stalno pod nadzorom ovlašćenog lica. Kod pokretnih parnih kotlova svrucim kotlom mora rukovati ispitani ložač. Isto lice ne srne rukovati sa dva
319 pokretna parna kotla, pa ma oni stajali jedan pored drugog. . Izmena pomoćnih naprava ili rekonstrlliccija kod parnih postrojenja može se izvršiti samo po odobrenju nadležnog Inspektora parnih lmtlova. Za izvršenje opravki na zgradi kotlarnice mora se ·zahtevati odobrenje od nadležnog inspektorata. U .slučaju da se pri požaru ili neke druge nesreće ošteti zid ili postrojenje u kojoj se kotao nalazi, ili dodje do povrede lica, korisnik je dužan da pored Inspektorata parnih kotlova, izvesti i nadležni Sekretarijat za unutrašnje poslove. Isto truco, korisnik je dužan da odmah izvesti Inspektora parnih kotlova u sledećim slučajevima: a) ako se na parnom postrojenju dogodi kakvo nje (prskanje, pregrevanje, ispupčenje),
ošteće
b) ako parno postrojenje ili pok~etni parni kotao bude zahvaćen požarom, a rad sa kotlom se odmah obustavlja. E. Isprave parnog kotla, parnog suda, i pregrejača pare.
zagrejača
vode
Obaveze korisnika l. Inspektorat parnih kotlova vodi evidenciju o svim objektima koji podležu nadzoru po odredbama tehničkih propisa. Svi nadzirivani objekti ubeleženi su i·vode se po knjigama Inspektorata parnih kotlova. 2. Dužnost je svakog korisnika či~ dodje u posed parnog kotla ili kotlovskog postrojenja da ga u roku cid 10 dana prijavi nadležnom teritorijalnom Inspektoratu parnih kotlova.
3. Kada parno postrojenje promeni korisnika, dužnost j e dotadašnje g korisnika da ga adresu novog korisnika.
tačnu
ođ.j avi
Inspektoratu i navede
320
~. Uz prijavu postrojenja korisnik dostavlja i kotlovsku ispravu inspektoratu u koju inspektor ubeleži nastalu promenu, a ovu promenu ubeležava inspektor i u svoje knjige, posle čega kotlovsku ispravu vraća novom vlasniku - korisniku.
5. Svaka promena mesta nepokretnog parnog postrojenja, mora se prijaviti inspektoratu, a za postavljanje na mesto traži se odobrenje, uz dostavu svih priloga koji se traže i za novo postavljanje. ·Kotlovska isprava sadrži
sledeće
podatke:
a) ime korisnika, njegovo mesto stanovanja i mesto upotrebe postrojenja; b) za koju svrhu služi postrojenje; e) podaci o parnom postrojenju, ime fabrike, mesto gde je postrojenje izradjeno, fabrički broj postrojenja, godina kad je izradjeno, najveći dozvoljeni pritisak, naznačenje materijala i glavne dimenzije postrojenja.
v.
Redovni i vanredni pregledi I. Redovni pregledi
svim parnim postrojenjima, na koje se odnose odredbe ovih propisa, vrše se u vremenskim razmacima - rokovima sledeći redovni pregledi: N~
a) ispitivanje hladnim vodenim pritiskom, b) unutarnji pregledi, e) spoljni pregledi. 2. Redovno ispitivanje hladnim vodenim pritiskom vrši se posle 6 godina od poslednjeg ispitivanja.
3. Redovni unutrašnji pregled vrši se svake 3 godine, tako da se svaki drugi unutarnji pregled vrši jednovremeno sa ispitivanjem hladnim .vodenim pritiskom.
321
~.
Kod lokomobilskih kotlova - lokomobila koje služe za vršaj plodova po pravilu neće se vršiti unutrašnji pregledi dok kotao ne navrši 12 godina. Po isteku 12 godina imaju se vršiti redovni unutarnji pregledi svake treće godine, s tim da se kao i kod ostalih kotlova drugi unutarnji pregled ima izvršiti jednovremeno sa ispitivanjem hladnim vodenim pritiskom. isključivo
Kod ovih kotlova sve vatrene cevi se imaju vaditi svake 12.godine ili i pre toga roka po nahodjenju inspektora parnih kotlova.
5. Spoljni se pregled vrši svake godine, ali ne u onoj godini u kojoj je izvršeno ispitivanje hladnim vodenim pritiskom ili unutarnji pregled. Spoljni se pregled vrši bez priprema, iznenada i bez prijave. 6. U slučaju kada ne uspe ispitivanje hladnim vodenim pritiskom, ili unutarnji pregled, naredjuje se ponovni pregled. Ako se pri pregledima izdaju naredjenja za otklanjanje nedostataka ili izvršenja kakvih opravki, inspektor parnih kotlova ponovnim izlaskom proverava da li su u potpunosti izvršena izdata naredjenja. II. Vanredni pregledi Prema propisima pored navedenih redovnih pregleda parnih kotlova, parnih sudova, zagrejača vode i pregrejača pare vrše se i vanredni pregledi. Vanredni pregledi su: vanredno ispitivanje hladnim vodenim pritiskom i vanredni unutarnji pregled. Ovi pregledi se vrše u
sledećim slučajevima:
a) pre stavljanja u pogon kotla kojije bio van pogona dve ili više godina, b) ako je postrojenje bilo u požaru ili je kotao ostao bez vode pa je došlo do pregorevanja lima ili bez deformacija.
322
e) ako su izvršene veće opravke pri čemu je nastala potreba za izmenom lima, izmenom od 15%, sprežnjaka ili više od 25% od celokupnog broja vodenih ili više od 50% dimnih cevi, izmena najmanje 15 komada zakovica jedne od druge ili najmanje 25% od ukupnog broja.zakovica u jednom sastavu, ako su na kotlovskim površinama primećena raslojavanja materijala, u kom slučaju inspektor može zahtevati ispitivanje materijala. G. Postupak pri pregledima, pripreme za preglede i izvršenje pregleda l. Probni pritisak pri ispitivanju hladnim vodenim pritiskom mora da iznosi: a) 1,3 x P - gde je P radni pritisak ali najmanje l bar iznad istog, b) 1,5 x P - kod parnih postrojenja kod kojih unutrašnjost nije dovoljno vidljiva, e) kod parnih postrojenja koja se sastoje samo od bešavnih cevi, pritisak iznosi 1,2 P, pa makar unutrašnjost i ne bila dovoljno pregledana, d) podaci o vodokazima, opis i dimenzije ventila sigurnosti, površina rešetke, zapremina ložišnog prostora, e) kao dodatak kotlovskoj ispravi dodaje se doo, gde se upisuju izvršeni pregledi i nalaz pri izvršenju pregleda,
7. U kotlovsku ispravu podatke i nalaze upisuje samo inspektor parnih kotlova. Nalaze i naredjenja overava svojim potpisom i inspektorskim pečatom. 8. Kotlovska isprava treba da se nalazi uvek što bliže kotlu i na zahtev inspektora stavi mu se na raspoloženje. Ako je parno postrojenje stavljeno van pogona, korisnik kotlovsku ispravu dostavlja inspektoru sa izveštajem zbog čega se kotlovska isprava dostavlja.
9. Kad se dogodi eksplozija, korisnik parnog postrojenja je dužan, da odmah izvesti nadležni inspektorat parnih kotlova.
323 Do dolaska organa inspektorata korisnik vodi računa da se na mestu eksplozije ništa ne dira, pomera i uklanja,sem ako je to potrebno radi spasavanja ljudi ili imovine, kao i radi sprečavanja nove eksplozije. Ako je koji teži lromad pao na željezničku prugu ili telefonslro-telegrafske vodove ili električne dalekovode, korisnik kotlovskog postrojenja najbržim putem izveštava ustanove, koje ovim postrojenjem rukuju. 10. Korisnik parnog postrojenja industrijskog objekta, kada priprema objekat za dospeli redovni pregled, dužan je da bar na 10 dana ranije od dana izvršenja pregleda, zatraži ovaj pregled od Inspektorata parnih kotlova. Inspektorat je dužan da na vreme pregled obavi.
S
A
D
R
Ž A J Strana
I. GORIVO I SAGOREVANJE
.......................
GORIVO ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• Postanak: gori va •..••.•.•••.•••..•.•.•.••.•. VRSTE GORIVA • •••••••••••••••••••••••••••••••••••
Prirodna
čvrsta
.....................
goriva Veštačka čvrsta goriva Prirodna tečna goriva Veštačka tečna goriva Prirodno gasovito gorivo Veštačka gasovita goriva
..................... ...................... ...................... ................... ................... ~························· ........ . OPŠT~10VI
l l
2
3
5 8
9 ll
13 13
15
O SAGOREVANJU GORIVA •••••••••••••
20
~PLOTNA MOĆ GORIVA:~·•••••••••••••••••••••·••••
26
Odredjivanje toplotne moći goriva •·•••••••• Karakteristike domaćih goriva ••••••••••••••
28
GUBICI TOPLOTE •••••••••••••••••••••••••••••••••
38
USKLADIŠTENJE ČVRSTOG GORIVA •••••••·•••••••••••
40
USKLADIŠTENJE TEČNOG GORIVA ••••••••••••••••••••
42
ŠTETNO DEJSTVO SUMPORA U GORIVU
43
................
31
••••••••••••••···~·•·••••·••••
45
PRENOŠENJE TOPLOTE •••••~•••••••••••••••••••••••
49
OSNOVNI POJMOVI O CIRKULACIJI VODE KOD PARNOG KOTLA ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
51
II. PARNI KOTLOVI
Strana
51
Prirodna cirkulacija....................... Cirkulacija vode kod pojedinih sistema kotla Veštačka cirkulacija.......................
54 56
PRITISAK I NJEGOVO ME~1JE ••••••••••••••••••••• Atmosferski pritisak ••••••••••••••••••••••• r·1anometarski pri tisak • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
56 58 58
VODENA PARA • • • • • • • • • • • • • • • • • • . . • • • • • • • • • • • • • • • •
60
Isparavanje pri nepromenjenom pritisku ••••• Specifična zapremina vlažne pare •••••••••••
61 64
PODELA PARNIH KOTLOVA •••••••••••••••••••••••••• PARNI KOTLOVI SA VELIKIH SADRŽAJEM VODE ••••••••
67 68
Obični
valjkasti kotlovi ••••••••••••••••••• Kotlovi sa plamenim cevima ••••••••••••••••• Kornvalski parni kotao ••••••••••••••••••••• Lankaširski parni kotao ••••••••••••••••••••· Parni kotlovi sa grejnim cevima •••••••••••• Lokomobilski parni kotao Lokomotivski parni kotao Vertikalni parni kotlovi Brodski cilindrični kotao TPK •••••••••••••• EKG-kotao •••.•••••••.••••.•••••••••••••••••
...................
68 69 69
71 73
74 76 78 80 83
Kotao TE-12 . . . . . . • . . • • • . . . . • . . . . . . . . . . . . . . •
86
Plameno dimocevni kotao stimblok •••••••••••
87
KOHBINOVANI KOTLOVI •·••••••••••••••••••••••••••
91
Tišbajn parni kotao Ferbern parni kotao
........................ ........................
91
92
KOTLOVI SA MALIH SADRŽAJEM VODE ••••••••••••••••
93
Kotlovi sa vodogrejnim cevima •••••••••••••• štajnmilerov parni kotao •••••••••••••••••••
93 94
Strana Babkok-Vilkoks parni kotao ••••••••••••••••• Kotlovi sa strmim vodogrejnim cevima ••••••• Stirlingovi parni kotlovi •••••••••••••••••• STRMOCEVNI PARNI KOTAO SA POPREČNIM BUBNJEVH!A TPK
..................................
Dimocevni ekranisani parni kotao RPK Tip G-l i G-2 •••••
95 99 101 104
....................... .
106
........................
109
EKRANISANI KOTAO BK-00-2320-Dj.Dj. ••••••••••••••
ll?
EKRANISANI KOTAO K-224?9/1 Dj.Dj. •••••••••••••••
119
EKRANISANI KOTAO SES ••••••••••••••••••••••••••••
121
La-Mont parni kotao ••••••••••••••••••••••••
12?
EKRANISANI KOTAO TE.l4 ••••••••••••••••••••••••••
128
EKRANISANI PARNI KOTLOVI
Kotlovi u vidu Bensonov parni Sulcerov parni Ramzinov parni
..... ....................... .......................
jedne ce vi (jednocevni) kotao kotao •..•.•.•...•.•...•..•.• kotao
130 130 132 133
III. KOTLOVI POSEBNIH KONSTRUKCIJA ••••••••••••••
......................... .........................
134
Lefler parni kotao Hartman-Šmit parni kotao ••••••••••••••••••• Veloks parni kotao
134 136 13?
IV. KOTLOVI GREJANI ELEKTRIČNOM STRUJOM •••••••••
139
Kotlovi sa elektrodama ••••••••••••••••••••• Kotlovi utilizatori •••••••••••••·••••••••••
139 141
•...•..••••...••••....•....
143
V. VRELOVODNT KOTLOVI
Vrelovodni kotao TE.41 Vrelovodni kotao TE.lO
···············~·····
...••.•.•.••.•.......
14? 148
Strana Vrelovodni blok kotao C-12 ••••••••••••••• Vrelovodni kotao BK-00-2527 Dj.Dj. Vrelovodni kotao BK-00-2282 Dj.Dj. Sulcerovi kotlovi za sagorevanje otpadaka tipa CV i SV •••••••••••••••••••• ISKORIŠĆENJA
1~9
151 153 155
KOTLOVSKOG POSTROJENJA ••••
158
KOTLOVSKA LOŽIŠTA •••••••••••••••••••••••••••••
162
LOŽIŠTE SA REŠETKOM •••••••••••••••••••••••••••
163
Ložište sa mehaničkim loženjem ••••••••••• l-lehaničko ložište sa ravnom nepokretnom
166
rešetkom •••••••••••••••••••••••••••••••••
·~
STEPEN
Ložište sa donjim dovodomgoriva •••••••••• Ložište sa lančanom rešetkom ••••••••••••• Ložište sa kaskadnom rešetkom •••••••••••• Ložište sa parničnom kosom stepenastom rešetkom ••••••••••••••••••••••••••••••••• Izbor rešetke prema vrsti goriva ••••••••• Proračun rešetke ••.••••••••••••.••••••••• Instalacije za pripremu i prenos uglja do kotlova ••••• ~·······~············•••••
~ ;...---
sl@ 175
effi) 177
LOŽIŠTE ZA UGLJENU PRAŠTilU ••••••••••••••••••••
181
Priprema ugljene prašine ••••••••••••••••• Korist od loženja ugljenom prašinom ••••••
183 187
LOŽIŠTE ZA TEČNO GORIVO ...................... .
190
Instalacija za mazut ••••••••••••••••••••• Gorionik SAKE, tip SKV-100 •••••••••••••••
192 200
LOŽIŠTE ZA GASOVITO GORIVO ••••••••••••••••••••
203
Kombinovani gorionici za gasovito i tečno gorivo ..•..••••••••••••.••.••••••••
210
Strana
................................
213
Uredjaj_ za regulisanje temperature pregrejane pare •••••••••••••••••o••••••o••
217.
PREGREJAČ
PARE
y
ZAGREJAC VODE
•
••••••o••••••••••••o•••o•••••••••
ZAGREJAČ VAZDUHA
••o••••••••••••••o••••ooo••o••
ARMATURA PARNOG KOTLA
222 224
••••••o••••••••••• o••••••
228
Aparati za pokazivanje vodostaja u kotlu naprave za pokazivanje vodostaja u kotlu •o•••••••••••••••o• Aparati za pokazivanje pritiska u kotlu o•• Ventili sigurnosti • o ·o. o ••• o o o o • o •• •• o. o o o
228
NAPOJNE GLAVE •••••••••••••••••••••••••••••••••
236
Naprave za automatsko zatvaranje glavnog parovoda u slučaju prskanja o••••••o•••••••
237
Pomoćne mehaničke
NAPRAVE ZA IZBACIVANJE I GAšENJE ŠLJAKE • IZDVAJANJE
LETEĆEG
Elektrostatički
229 232 233
o o ••• o
238
PEPELA - OTPRAšiVANJE ••••••
245
o••••••••••••••••••
249
DUVAČI GARA •••••••••••••••••••••••••••••••••••
253
PROMAJA •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
258
POSTAVLJANJE I OZIDJIVANJE PARNIH KOTLOVA
ooo••
261
Oslonci za kotlove •••o•o••••••••o•o••••••• Ozid kotla- •••••••••••••••••••••••••••••••• Kvalitet šamotne opeke ••••o•••••••••••o•••
262 262
INSTRU~ffiNTI
filteri
264
ZA KONTROLU RADA KOTLA ••••••••••••
265
Merenje temperatura oo••ooo•••••••••••••••• Električni termometri sa otporom Konstruktivni oblici električnih termometara sa otporom ••o•oooo•••ooooooo••
266 267
..........
269
Strana Greške pri merenju temperature i postavljanje termometra • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Termoelektrični pirometri ••••••••••••••••• Manometarski termometri ••••••••••••••••••• Merenje protoka vode i pare pomoću prigušnih uredjaja •••••••••••••••••••••••• Diferencijalni manometri •••••••••••••••••• Prstenasta vaga ••••••••••••••••••••••••••• ANALIZA DIMNIH GASOVA
269 270 273 275 277 278 279
Rad sa Orsatovim aparatom ••••••••••••••••• analizatori dimnih gasova ••••••••• Odredjivanje sadržaja co2 •••••••••••••••••
281 282 282
KOTLOVSKE KOROZIJE ••••••••••••••••••••••••••••
283
Fizički
Mere za sprečavanje niskotemperaturske korozije •••••••••••••••••••••••••••••••••• Mere za sprečavanje visokotemperaturske korozije •••••••••••••••••••••••••••••••••• Unutrašnja korozija kotla
285
..................
286 286
I EKSPLOZIJA PARNIH KOTLOVA ••
287
RUKOV ANJE PARNIM KOTLOVIMA •••••••••••••• •.• ••••
289
Priprema kotla za pogon ••••••••••••••••••• Rukovanje kotlom za vreme pogona ••••••••••
289 290
MATERIJAL ZA IZRADU PARNIH KOTLOVA ••••••••••••
291
VODA ZA NAPAJANJE KOTLOVA •••••••••••••••••••••
292
Vrste vode •••••••••••••••••••••••••••••••• Vrste primesa u vodi •••••••••••••••••••••• Uticaj primesa napojne vode na rad kotla •• Obrazovanje kotlovskog kamenca •••••••••••• Tvrdoća vode •..................... ~ •......
292 293 293 294 295
f.10GUĆA OŠTEĆENJA
Strana Postupci za poboljšanje kvaliteta
napojne vode..............................
296
Udaljavanje koloidnih primesa •••••• •••.••• Udaljavanje rastvorenih soli iz vode •••••• Udaljavanje gasova iz napojne vode •••••••• Hemijski postupak za prečišćavanje vode na principu razmene....................... Pogonske kontrole kvaliteta vode.......... Odredjivanje p i m vrednosti alkaliteta •••
297 297 299
pH-vrednost • . . • . . . . . • . . . . • . . . . • . . . . . . . . . • .
303
UREDJAJI ZA NAPAJANJE KOTLOVA ••••••••• ·•••••••
304
Pumpa za napajanje kotlova •••••••••••••••• Mlazne pumpe (injektori) •••••••••••••••••• Rotacione pumpe •••••••••••••••••••••••••••
304 305 308
Klipne pumpe ••••••••••••••••••••••••••••••
312
Proračun
klipne· crpke ••• •. • • • • • • • • • • • • • • • •
314
IZVOD IZ TEHNIČKIH PROPISA ZA IZRADU I UPOTREBU PARNIH KOTLOVA, PARNIH SUDOVA, ZAGREJAČA VODE I PREGREJAČA PARE •••••••••·····••••••••••••••••••
317
D. Pogon parnih pos troj enja • • • • • • • • • • • • • • • E. Isprave parnog kotla, parnog suda, zagrejača vode i pregrejača pare •••••••••• Obaveze korisnika ••••••••••••••••••••••••• V. Redovni i vanredni pregledi •••••••••••• G. Postupak pri pregledima, pripreme za preglede i izvršenje pregleda •••••••••••••
299 301 301
318 319 319 320 322
KORIŠĆENA
LITERATURA
-V. Farmakovski Parni kotlovi Naučna knjiga, Beograd 1947
god~
- G. Gulič Parni l
ćurčić
Parni kotlovi - G. Gulič Goriva - izgoretine Minerva, Beograd, 1964 god. - Babcoc!t - priručnil< Vodena para, Gradjevinska knjiga, Beograd 1971 god • . - J. Mihajlov Termoelektrane Tehnička knjiga, Zagreb 1965 god.
- v.
Djurić
Parni kotlovi BIGZ, Beograd 1973 god. - F. Razumović Parni kotlovi Savez energetičara Hrvatske, Zagreb 1977 god. - P. Jeriha Parni kotli Savez energetičara Slovenije, Ljubljana 1971 god.
H. I. Reznikov Parovie kotli teplovih elektrostanci Hoslwa, Energoizdat, 1981. - H. A. Kiselev Kote1nie ustanovki Hoskva, Višaja škola, 1979. - G. A. Hatveeva Teplotehnika 1-loskva, Višaja škola 1981. S. Raketić Gasovi· Savez energetičara SRS Beograd, 1985. - Prospekti preduzeća: TPK - Zagreb Termoelektro - Beograd Babcoclt Dj. Djaković, Sl. Brod š,tajnmiler
·,
