Kotlovi Gr.

Univerzitet u Tuzli Mašinski fakultet Energetsko mašinstvo

Akademska 2012./13.god.

GRAFIČKI RAD Predmet : Parni kotlovi II Tema : Proračun kotlovskih postrojenja

Dr.sc.Sead Delalić,red.prof.

Mujezinović Lejla I-292/09

Tuzla, juni 2013.god.

Parni kotlovi II

Grafički rad

Sadrţaj : 1.POSTAVKA ZADATKA : ......................................................................................................... 4 1.1.Karakteristike goriva i produkata sagorijevanja ........................................................... 5 1.2.Proračun količine vazduha potrebnog za sagorijevanje .............................................. 7 1.3.Proračun količine suhih i vlaţnih produkata sagorijevanja ......................................... 8 1.3.1.Proračun količine suhih produkata sagorijevanja ........................................................ 8 1.3.2.Proračun količine vlaţnih produkata sagorijevanja ..................................................... 9 1.4.Udio pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja ............................................11 1.5.Trougao sagorijevanja za dato gorivo – Ostwald-ov trougao ....................................14 1.6.Proračun entalpija produkata sagorijevanja ................................................................16 2. IZBOR LOŢIŠTA ...................................................................................................................18 2.2.Proračun gubitaka u7 za nominalni reţim rada ............................................................21 2.2.1.Proračun gubitka u7 za nominalni reţim rada .............................................................23 2.3. OdreĎivanje stepena izolovanosti ...............................................................................25 2.3.1.Proračun stepena izolovanosti kotla za nominalni reţim rada ...................................25 2.4. OdreĎivanje indirektnog stepena iskorištenja kotla ..................................................26 2.4.1. Proračun indirektnog stepena iskorištenja kotla za nominalni reţim rada .................26 2.5. Proračun potrebne količine goriva ..............................................................................27 2.5.1. Proračun potrebne količine goriva za nominalni reţim rada ......................................28 2.6.1. Proračun gasifikovane količine goriva za nominalni reţim rada ................................29 2.7.Proračun količine toplote unesene u loţište i raspored prihvaćene toplote u kotlu29 2.7.1.Količina toplote unesena u loţište .............................................................................29 2.7.2. Količina toplote prihvaćena u loţištu........................................................................30 2.7.3. Količina toplote prihvaćena u zagrijaču vode (ekonomajzeru) ..................................30 2.7.4. Količina toplote prihvaćena u isparivaču – parni kotao u uţem smislu .....................31 2.7.5. Količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare ...........................................................32 2.7.6. Količina toplote prihvaćena u meĎupregrijaču ..........................................................33 2.7.8 .Količina toplote prihvaćena u zagrijaču zraka ...........................................................34 2.8.Teoretska temperatura u loţištu ..................................................................................35 2.8.1. Proračun teorijske temperature u loţištu za nominalni reţim rada ............................36 2.9. Količina toplote predata zračenjem .............................................................................38

2

Parni kotlovi II

Grafički rad

2.10. Temperature predajnika toplote ................................................................................40 2.10.1. Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 3 za nominalni reţim rada ......................40 2.10.2. Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 2 za nominalni reţim rada ......................42 2.10.3. Temperatura na izlazu iz meĎupregrijača pare za nominalni reţim rada ................44 2.10.4. Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 1 za nominalni reţim rada ......................45 2.10.5. Temperatura na izlazu iz zagrijača vode 2 za nominalni reţim rada .......................46 2.10.6. Temperatura na izlazu iz zagrijača vode 1 za nominalni reţim rada .......................47 2.10.7. Temperatura na izlazu iz zagrijača zraka 1 za nominalni reţim rada ......................49 3. PRORAČUN GLAVNIH DIMENZIJA LOŢIŠTA ......................................................................52 5.ODREĐIVANJE TEMPERATURE PARE NA ULAZU U PREGRIJAČ PARE..........................59 5.1.Temperatura pare na ulazu u pregrijač pare 3 .............................................................59 5.2.Temperatura pare na ulazu u pregrijač pare 2 .............................................................61 5.3. Temperatura pare na ulazu u pregrijač pare 1 ............................................................62 7. PRORAČUN KOTLOVSKIH ELEMENATA ...........................................................................65 7.1. Toplotni proračun pregrijača pare tri ..........................................................................65 7.2. Toplotni proračun pregrijača pare dva........................................................................72 7.3. Toplotni proračun meĎupregrijača pare .....................................................................77 7.4. Toplotni proračun pregrijača pare jedan ....................................................................81 7.6. Toplotni proračun zagrijača vode jedan .....................................................................88 7.7. Toplotni proračun zagrijača zraka ...............................................................................90 8.1.Ventilatori .......................................................................................................................97 8.2. UreĎaji za pripremu goriva...........................................................................................97 8.2.1. Mlinovi ......................................................................................................................97 8.2.2. Gorionici ...................................................................................................................98

3

Parni kotlovi II

Grafički rad

1.POSTAVKA ZADATKA : Za zadato gorivo izračunati donju i gornju toplotnu moć pomoću VD obrasca, izraditi dijagram zapremine vazduha, suhih i vlaţnih produkata sagorijevanja po kilogramu goriva u zavisnosti od koeficijenta viška zraka, dijagram procentualnog sastava CO 2 i O2 u suhim i vlaţnim produktima sagorijevanja te parcijalne pritiske u kordinatnom sistemu p; λ. Nacrtati i-T dijagram za produkte sagorijevanja. Na istom dijagramu grafički prikazati entalpiju pri teoretskim temperaturama sagorijevanja sa zagrijanim vazduhom u dijapazonu od 100-300 [oC] i od 300 – 1500 [oC] za vrijednost λ=1....1,5. Vrijednosti entalpije računati u intervalima od 100 – 300 [oC] sa Dt=100 [oC], a za drugi interval od 300 – 1500 [oC] Dt=200[oC]. Dato gorivo je “Gacko Vrbice 2.3.1”. Na osnovu zadatog goriva izvršiti izbor loţišta i isto dimenzionisati, na osnovu usvojenih karakteristika, odnosno za nominalni otpor kotla izračunati stvarne karakteristike odnosa za loţište za nominalno opterećenje kotla. Izračunati raspodjelu potrebne količine toplote pri nominalnom opterećenju kotla, te na osnovu toga odrediti i temperaturu i tok radnih medija predajnika i prijemnika toplote. Izvršiti provjeru greške u toplotnom bilansu za nominalni reţim rada kotla. Polazne veličine zadatog kotla su:

D1N = 210 [kg/s] – Nominalna produkcija po = 95 [bar] - Odobreni pritisak ps = 46 [bar] – Pritisak na izlazu iz meĎupregrijača pare pa = 120 [bar] – Pritisak napojne vode ts = 500 [ ̊C] – Temperatura pregrijane pare ta = 240 [ ̊C] – Temperatura napojne vode tg = 200 [ ̊C] – Temperatura gasova na kraju kotla tL = 180 [ ̊C] – Temperatura zagrijanog zraka Nacrtati Lenicov T-Q dijagram, dati skicu kotla i raspodjelu grejnih površina u pribliţnoj razmjeri. Broj grijnih površina je: -

Isparivač 1 Pregrijač pare 3 MeĎupregrijač pare 1 Zagrijač vode 2 Zagrijač zraka 1

4

Grafički rad

Parni kotlovi II

Rješenje : Na strani 3.86 “Parni kotlovi” – Đurić za gorivo “Gacko Vrbice” se nalazi procentualni sastav po komponentama : C= 30,52 %; H= 2,44 %; O= 11,00 %; N= 0,7 %; S= 0,03 %; A= 11,31 %; W= 44,00 %.

1.1.Karakteristike goriva i produkata sagorijevanja Svako gorivo se razlikuje po svojim karakteristikama i hemijskom sastavu ovisno o starosti, mjestu i vremenu nastanka, procesima koji su se pri tome odvijali i mnogim drugim faktorima. Dato gorivo „Gacko Vrbice“ ima slijedeću udjele pojedinih komponenata :

C 30,52   0,3052 100 100 h 2,44 h   0,0244 100 100 O 11 o   0,11 100 100 N 0,7 n   0,007 100 100 S 0,03 s   0,0003 100 100 A 11,31 a   0,1131 100 100 W 44 w   0,44 100 100 ………………………………………………...…………………………..(*) c

Mora biti zadovoljeno da je:

C  H  O  N  S  A  W  100%.....odnosno....c  h  o  n  s  a  w  1 ..........................(**) Tabela 1. Sastav goriva Komponenta

c

h

o

n

s

a

w

∑

Sadrţaj

0,3052

0,0244

0,11

0,007

0,0003

0,1131

0,44

1

5

Parni kotlovi II

Grafički rad

Donja toplotna moć goriva predstavlja osloboĎenu količinu toplotne energije pri potpunom sagorijevanju jedinice količine goriva pod uslovom da se u produktima sagorijevanja vlaga nalazi u vidu pare ohlaĎena do 293 [K]. Ona se računa na osnovu prethodno usvojenog hemijskog sastava goriva po formuli :

o  H d  34  c  120 h    10,5  s  2,5  w...................................................................................(1) 8  0,11   H d  34  0,3052  120 0,0244    10,5  0,0003  2,5  0,44 8    MJ  H d  10,557    kg   kJ  H d  10557    kg  Gornja toplotna moć goriva predstavlja osloboĎenu količinu toplotne energije pri potpunom sagorijevanju jedinice količine goriva pod uslovom da se vlaga nalazi u tečnom stanju. Izraz za računanje gornje toplotne moći je :

o  H g  H d  2,5  w  34  c  120 h    10,5  s...........................................................................(2) 8  0,11   H g  34  0,3052  120 0,0244    10,5  0,003 8    MJ  H g  11,658   kg   kJ  H g  11657,9    kg  Razlika gornje i donje toplotne moći goriva predstavlja latentnu toplotu isparavanja koja za dato gorivo iznosi:

 kJ  H g  H d  1100   kg 

6

Grafički rad

Parni kotlovi II

1.2.Proračun količine vazduha potrebnog za sagorijevanje Sagorijevanje je sloţen fizičko-hemijski proces vezivanja kisika sa gorivim komponentama goriva pri čemu se uz burnu oksidaciju oslobaĎa odgovarajuća količina toplote.Osnovne komponente svih goriva su : ugljik, vodik, sumpor, azot, kisik, vlaga i pepeo. S obzirom na to da li se ugljik u produktima sagorijevanja nalazi u obliku CO ili CO 2, razlikujemo potpuno i nepotpuno sagorijevanje. Sagorijevanje se u praksi nikada ne moţe ostvariti uz teorijski potrebnu količinu kiseonika, odnosno vazduha, pa se usled toga količina vazduha koja se dovodi jedinici mase goriva za potpuno sagorijevanje povećava. Faktor povećanja teorijske količine vazduha naziva se koeficijent viška vazduha i definiše se odnosom:



VL .....................................................................................................................................3 VL min

Minimalna količina vazduha potreban za sagorijevanje 1 [kg] goriva ( VL min ) se računa:

VL min 

1  1,867  c  5,6  h  0,7  s  0,7  o ..........................................................................(4) 0,21

I ona na osnovu izraza (4) za dato gorivo iznosi:

VL min  VL min

1  1,867  0,3052  5,6  0,0244  0,7  0,0003  0,7  0,11 0,21

 m N3   3,7317    kg 

Dakle VL min prestavlja minimalnu potrebnu količinu vazduha i to za

(λ=1). Stvarna količina

vazduha potrebna za sagorijevanje jednog kilograma goriva dobija se na osnovu jednačine (3).

VL    VL min .................................................................................................................................(3.1) Vrijednosti stvarne količine vazduha potrebne za sagorijevanja jednog kilograma goriva prikazane su u tabeli.2., a sve dobiveno na osnovu jednačine (3.1), s tim što koeficijent viška zraka mijenjamo u granicama od 1 do 1,5 sa korakom 0,05 kako je dato postavkom zadatka.

7

Grafički rad

Parni kotlovi II Tabela 2. Vrijednosti stvarne količine vazduha VL potrebne za sagorijevanje λ(koeficijent viška vazduha)

VL (Stvarna količina

1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45 1,5

3,731706667 3,918292 4,104877333 4,291462667 4,478048 4,664633333 4,851218667 5,037804 5,224389333 5,410974667 5,59756

vazduha)

Ako se koeficijent viška vazduha odredi moguće je zaključiti u kojoj se mjeri stvarni proces sagorijevanja pribliţava teorijskom procesu sagorijevanja.Razumije se da je teţnja u eksplataciji kotlovskog postrojenja baš postizanje ovoga teorijskog sagorijeanja odnosno potpunog sagorijevanja uz minimalnu količinu vazduha jer je svako povećanje količine vazduha koje učestvuje u sagorijevanju neizbjeţno vezano sa povećanjem izlaznog gubitka u 7  tj.gubitka toplote usljed nepotrebno velike entalpije izlaznih gasova.

1.3.Proračun količine suhih i vlaţnih produkata sagorijevanja 1.3.1.Proračun količine suhih produkata sagorijevanja Minimalna teoretska količina suhih produkata sagorijevanja se računa po formuli (5) na osnovu pojedinih udjela suhih komponenata goriva :

VS min  VCO2  VSO2  V N 2 ..............................................................................................................(5) VS min  1,867  c  0,7  s  0,8  n  0,79VL min Vs min  1,867  0,3052  0,7  0,0003  0,8  0,007  0,79  3,7317  m3  VS min  3,5236  N   kg  Gdje je 0,79VLmin – stvarna količina azota koji se nalazi u vazduhu

8

Grafički rad

Parni kotlovi II Stvarna zapremina suhih produkata sagorijevanja je:

VS  VS min  VL ............................................................................................................................6

VL  VL  VL min  VL min   1......................................................................................................7 

Kako je VL  f   ,a VS  zavisi od VL  te samim tim je i VS  f   , te kako je već rečeno u tekstu zadatka da koeficijent viška zraka mijenjamo u granici od 1 do 1,5, tako da će se rezultati za VS  i VL  , koje dobivamo na osnovu jednačine (6) i (7) predstaviti u tabeli.3 Tabela 3. Stvarna zapremina suhih produkata sagorijevanja λ (Koeficijent viška vazduha)

λ-1

1 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

VLmin(Minimalna količina

Vs(Zapremina suhih

vazduha)

ΔVL(Višak vazduha)

prod.sagorijevanja)

3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667

0 0,186585333 0,373170667 0,559756 0,746341333 0,932926667 1,119512 1,306097333 1,492682667 1,679268 1,865853333

3,5236666 3,710252 3,8968373 4,0834226 4,270008 4,4565933 4,6431786 4,829764 5,0163493 5,2029346 5,38952

1.3.2.Proračun količine vlaţnih produkata sagorijevanja Minimalna teoretska količina vlaţnih produkata sagorijevanja, slično kao u prethodnom poglavlju se računa po formuli koja slijedi :

VR min  VS min  VH 2O  VS min  11,2  h  1,244  w..............................................................................(8) VR min  3,5236  11,2  0,0244  1,244  0,44  m3  VR min  4,3443 N   kg  Dalje se računa stvarna zapremina vlaţnih produkata sagorijevanja, koja se razlikuje od minimalne za višak vazduha ΔVL , što se vidi koristeći formulu koja slijedi :

9

Grafički rad

Parni kotlovi II

VR  VR min  VL ...............................................................................................................................9 Kako je VL  f   ,a VR  zavisi od VL  te samim tim je i VR  f   , te kako je već rečeno u tekstu zadatka da koeficijent viška zraka mijenjamo u granici od 1 do 1,5; tako da će se rezultati za VR  , koje dobivamo na osnovu jednačine (4) predstaviti u tabeli.4.. Tabela 4. Stvarna zapremina vlaţnih produkata sagorijevanja

VLmin(Minimalna količina

VR(Zapremina vlaţnih

λ(Koeficijent viška vazduha)

λ-1

vazduha)

ΔVL(Višak vazduha)

prod.sagorijevanja)

1 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667

0 0,186585333 0,373170667 0,559756 0,746341333 0,932926667 1,119512 1,306097333 1,492682667 1,679268 1,865853333

4,3443066 4,530892 4,7174773 4,9040626 5,090648 5,2772333 5,4638186 5,650404 5,8369893 6,0235746 6,21016

Sada na osnovu tabele.3. i tabele.4. moţemo i uz pomoć dijagrama prikazati količine suhih i vlaţinih produkata sagorijevanja (slika.1.).

10

Grafički rad

Parni kotlovi II

7 Udio pojedinih komponenti 6.5 6 5.5 Vs

5

VR 4.5

VL

4 3.5 3 1

1.1

1.2 1.3 koeficijent viška vazduha λ

1.4

1.5

Slika 1. Dijagram zapremine vazduha,suhih i vlaţnih produkata sagorijevanja po kilogramu goriva u zavisnosti od koeficijenta viška zraka λ

1.4.Udio pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja Svako gorivo se razlikuje prema svom sastavu.Tako neki ugljevi imaju manji sadrţaj vlage tj.vlaţnih komponenata u svome sastavu,a neki više.Ti faktori utiču na kvalitetu goriva tj.uglja.Zbog toga je izvršen proračun odreĎivanja udjela pojedinih komponenata.Udio pojedinih suhih komponenti u produktima sagorijevanja računa se kao :

VCO2

CO2 s



O2 S

VO2



VS

VS

 100% 

 100% 

1,867  c 1,867  c  100%   100%...................................(10) VS min    1VL min VS min  VL

0,21  1VL min 0,21  1VL min  100%   100%..................................(11) VS min    1VL min VS min  VL

Udio pojedinih vlaţnih komponenti u produktima sagorijevanja računamo kao :

11

Grafički rad

Parni kotlovi II

VCO2

CO2 W



O2 S

VO2



H 2 O W

VR

VR 

 100% 

 100% 

V H 2O VR

1,867  c 1,867  c  100%   100%...................................(12) VR min    1VL min VR min  VL

0,21  1VL min 0,21  1VL min  100%   100%...................................(13) VR min    1VL min VR min  VL

 100% 

11,2h  1,244w 11,2h  1,244w  100%   VL ................................(14) VR min    1VL min VR min  VL

Vrijednosti pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja računamo na slijedeći način:

 m3  VCO2  1,867c  1,867  0,3052  0,5698 N ...................................................................................(15)  kg   m3  VH 2O  11,2h  1,244 w  11,2  0,0244  1,244  0,44  0,80264  N ...............................................(16)  kg  V N 2  0,8n  0,79VL min

 m N3   0,8  0,007  0,79  3,7317  2,9536  .................................................(17)  kg 

 m3  VSO2  0,7 s  0,7  0,0003  0,00021 N .......................................................................................(18)  kg  Dok vrijednost VO2 računamo po formuli (***) koja slijedi : VO2  0,21  1VL min ………………………………………………………………………………..(***) Kako je ta vrijednost u funkciji od koeficijenta viška vazduha λ , VO2 = f(λ), onda su dobijene vrijednosti prikazane u tabeli 5. Tabela 5. Vrijednost V02 u funkciji od λ λ-1

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

VLmin(Minimalna količina vazduha) 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667 3,731706667

VO2(Udio kisika u prod.sagorijevanja) 0 0,03918292 0,07836584 0,11754876 0,15673168 0,1959146 0,23509752 0,27428044 0,31346336 0,35264628 0,3918292

12

Grafički rad

Parni kotlovi II

Procentualni sastav suhih i vlaţnih produkata sagorijevanja u zavisnosti od koeficijenta viška zraka je dat u tabeli.6. Tabela 6. Procentualni sastav suhih i vlaţnih produkata sagorijevanja λ

(CO2)w(Udio ugljendioksida u vlaţnim produktima sagorijevanja)

(H2O)w(Udio vode u vlaţnim produktima sagorijevanja)

(O2)s(Udio kisika

viška vazduha)

(CO2)s(Udio ugljendioksida u suhim produktima sagorijevanja)

u suhim produktima sagorijevanja)

(O2)w(Udio kisika u vlaţnim produktima sagorijevanja)

1

16,17089396

13,11621034

18,89001083

0

0

1,05

15,35767382

12,57607553

18,11210684

1,056071663

0,864794835

1,1

14,62232963

12,07866747

17,39573806

2,011011323

1,661181061

1,15

13,95418615

11,61910927

16,73388078

2,878682164

2,396966923

1,2

13,34443402

11,19323905

16,12054104

3,670524271

3,078815899

1,25

12,78573918

10,79748353

15,55057259

4,396061865

3,712449074

1,3

12,27194646

10,42875752

15,01953213

5,063288253

4,302806047

1,35

11,79785182

10,08438335

14,52356327

5,678961539

4,854173967

1,4

11,3590255

9,76202572

14,05930272

6,248834345

5,370291808

1,45

10,95167317

9,459638695

13,62380389

6,777834099

5,854435273

1,5

10,57252594

9,175422211

13,21447435

7,270205881

6,30948639

(Koeficijent

Na osnovu podataka iz tabele 6.moţe se nacrtati dijagram suhih i vlaţnih produkata sagorijevanja (slika.2.), pa se dobijaju krive kao na donjem dijagramu :

Slika 2. Dijagram procent.sastava CO2,O2 i H2O u suhim i vlaţnim produktima sagorijevanja u ovisnosti od koef.viška vazduha λ

13

Grafički rad

Parni kotlovi II

1.5.Trougao sagorijevanja za dato gorivo – Ostwald-ov trougao Koeficijent viška vazduha moţe se odrediti iz Ostwaldovog trougla sagorijevanja,a Ostwaldov trougao moţe posluţiti i za odreĎivanje sadrţaja (CO) u produktima sagorijevanja. Ostwaldov trougao se bazira na linearnoj vezi koeficijenta viška vazduha sa udjelom CO2  i

O2 

u produktima sagorijevanja.Polazeći od maksimalnog sadrţaja ugljendioksida u

produktima sagorijevanja koji se dobiva kao odnos količine CO2  i minimalne količine suhih produkata sagorijevanja pri potpunom sagorijevanju ugljika iz goriva dobiva se:

CO2 max 

VCO2 VRS min



1,867  c ...............................................................19 1,867  c  0,7  s  0,8  n  0,79VL min

Ako se sva količina vazduha potrebna za potpuno sagorijevanje utroši na nepotpuno sagorijevanje goriva, tako da sav ugljik sagori u (CO), dobivaju se produkti sagorijevanja u kojima je sadrţaj (CO) maksimalan, a dodatno u produktima sagorijevanja javlja se kiseonik koji nije utrošen za sagorijevanje, jer je za nepotpuno sagorijevanje potrebno manje kiseonika nego sa potpuno. Tada je sadrţaj ugljenmonoksida:

COmax 

VCO 1,867  c  .....................................................20 ' VRS 1,867  c  0,7  s  0,8  n  0,79VL min  0,9335  c

COmax 

1,867  c ............................................................................................................20.1 VRS min  0,9335  c

Pri tome se u produktima sagorijevanja javlja sadrţaj kiseonika:

O2' 

0,9335  c COmax  ....................................................................................................................21 2 V RS'

U slučaju da je koeficijent viška vazduha beskonačan udio kiseonika u produktima izgaranja biće (0,21), isti kao i u zraku O2 max  0,21 . Minimalna količina vazduha potrebna za sagorijevanje jedinice količine goriva, koju smo gore već izračunali na osnovu izraza (4) je:

14

Grafički rad

Parni kotlovi II

VL min 

1  1,867  c  5,6  h  0,7  s  0,7  o  0,21

 m3  VL min  3,7317  N   kg  Količina suhih produkata sagorijevanja, izračunata preko izraza (5), kada bez viška vazduha sav ugljik sagori CO2  je :

VRS min  1,867  c  0,7  s  0,8  n  0,79VL min  m3  VRS min  3,5236 N   kg  Maksimalni udio ugljendioksida CO2 max  dobiva se dijeljenjem količine CO2  i količine suhih produkata sagorijevanja VRS min  preko izraza (19) je :

CO2 max 

100  VCO2 VRS min



100  1,867  c 100  1,867  0,3052   16,14 % VRS min 3,5236

Količina suhih produkata sagorijevanja ako se vazduh potreban za potpuno sagorijevanje ugljika iskoristi za nepotpuno sagorijevanje ugljika u (CO) dobija se iz izraza koji slijedi :

V

' RS

 VRS min

 m N3   0,9335  c  3,5236  0,9335  0,3052  3,814    kg 

Maksimalni sadrţaj ugljenmonoksida (CO) u ovim produktima sagorijevanja iznosi:

COmax 

VCO 1,867  c 1,867  0,3052  100%   100%   100%  14,939 % ' ' 3,814 VRS VRS

Pri tome ostaje neutrošenog kiseonika:

O2' 

COmax 14,939 %   7,469 % 2 2

Na slijedećoj slici je predstavljen Ostwaldov trougao sagorijevanja za dato gorivo.

15

Grafički rad

Parni kotlovi II

18 16

Ostwaldov trougao

Udio ugljendioksida

CO2

1,05

14

1,1 1,15 1,20

12

1,25

10

6 4

Višak vazduha

Manjak vazduha

8

λ

1

0

2

CO

2

Udio kisika

O2

0 0

2

4

6

O'2 8

10

12

14

16

18

20

22

24

Slika 3. Trougao sagorijevanja za dato gorivo

1.6.Proračun entalpija produkata sagorijevanja Dalji proračun podrazumijeva odreĎivanje entalpija produkata sagorijevanja, čije su vrijednosti funkcije koeficijenta viška vazduha λ, pa se dobijene vrijednosti prikazuju dijagramom na slici 4. Entalpije produkata sagorijevanja se računaju prema slijedećim obrascima:

I  I t  I  .....................................................................................................................................(22)  kJ   kg ; .................................................(23)   t     1VL min i L .......................................................................................................................(24)

t  t  I t  VCO2 iCO  VSO2 i SO  VH 2O i Ht 2O  V N 2 i Nt 2   Vi iit  2 2

I 

t  t  I  VCO2 iCO  VSO2 i SO  VH 2O i Ht 2O  V N 2 i Nt 2    1VL min i Lt    Vi iit     1VL min i Lt  ...............(22.1) 2 2

Gdje je: VL min - minimalna potrebna količina vzduha za sagorijevanje 1 kg goriva

16

Grafički rad

Parni kotlovi II

i Lt  - entalpija suhog vazduha (tabela.3.31. strana 3.207 Parni kotlovi - Đurić) t  CO2

t  t  ; iSO ; iH 2O ; iNt 2 - entalpija pojedinih komponenti produkata sagorijevanja (ista tabela). 2

Entalpije produkata sagorijevanja su date u tabeli 7.,a zbog lakšeg prikaza dobijenih rezultata predstavljene su i na I-t dijagramu na slici.4.

I- t dijagram 16000 λ=1

14000

λ=1,05 12000

λ=1,10

10000

λ=1,15 λ=1,20

8000

λ=1,25 6000

λ=1,30

4000

λ=1,35 λ=1,40

2000

λ=1,45 λ=1,50

0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Temperatura

Slika 4. Dijagram ovisnosti entalpija o temperaturi i koeficijentu viška vazduha λ

17

Grafički rad

Parni kotlovi II

2. IZBOR LOŢIŠTA Na osnovu donje toplotne moći 𝐻𝑑 = 10557,95

𝑘𝐽 𝐾𝐺

, dobijene preko obrasca za

elementarni sastav izabranog goriva iz udţbenika “Parni kotlovi”- Đurić, tabela 4.21 na strani 4.175 usvajamo loţište: KLASIFIKACIONE OZNAKE: 1.2.11.3 TIP LOŢIŠTA – Ugaono loţenje (O plamen) Ugalj : lignit za H d 8500kJ



 kg

Po preporuci uzimamo jedan dio tabele 3.13. na strani 3.54 -PK Đurić za klasičan ozid.

Tabela 7. Vrijednosti priraštaja koeficijenta viška vazduha

Klasičan ozid Višak vazduha λ

Priraštaj Δλ

Ulaz u ložište 12

Kraj ložista 13

P.P

Z.V

Z.Z

14

15

16

1,23 - 1,25

1,27 - 1,29

0,02 - 0,05

0,02-0,05

0,05

Priraštaj koeficijenta viška vazduha za pojedine elemente kotla koji je usvojen prikazani su u donjoj tabeli : Tabela 8. Priraštaj koeficijenta viška vazduha

Pregrijač pare 3 Pregrijač pare 2 MeĎupregrijač pare Pregrijač pare 1 Zagrijač vode 2 Zagrijač vode 1 Zagrijač zraka 1

0,02 ÷ 0,05 0,02 ÷ 0,05 0,02 ÷ 0,05 0,02 ÷ 0,05 0,02 ÷ 0,05 0,02 ÷ 0,05 0,05

18

Grafički rad

Parni kotlovi II

Tabela 9. Priraštaj koeficijenta viška vazduha λ za nominalni reţim rada za posmatrani kotao

Nominalni reţim rada Ogrjevna površina

Isparivač

P.P. 3 P.P.2 M.P. P.P.1 Z.V.2 Z.V.1 Z.Z.1

λul λiz 1,23 1,27 1,27

Δλ

0,04

1,29 1,29 1,231 1,31

0,02

1,33 1,33 1,35 1,35 1,37 1,37 1,39 1,39 1,44

0,02

0,02

0,02 0,02 0,02 0,05

Vrijednosti date u tabeli 10. su usvojene za dati tip kotla i predstavljaju preporučene standardne vrijednosti koje najbolje odgovaraju tipu loţišta koji je usvojen.

19

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.1.Kotlovski gubici

Gubici u kotlu se sastoje od više tipova gubitaka.Njihova veličina zavisi od vrste goriva koje sagorijeva,načina sagorijevanja,veličine kotla,načina prenosa toplote u kotlu,zaprljanosti ogrjevne površine itd.Pri tome se mora naglasiti da u apsolutnom iznosu neki gubici dominiraju u odnosu na ostale.Posebno mjesto pri tom pripada gubitku u7 koji je obično najveći gubitak kod svih vrsta kotlova.Kotlovske gubitke usvajamo iz tabele 4.21. na strani 4.174 - PK Đurić na osnovu usvojenog loţišta za datu izračunatu vrijednost donje toplotne moći goriva Hd. Tabela 10. Vrijednosti kotlovskih gubitaka

Redni broj 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Gubitak u1 u2 u3 ηg u4 u5 u6 ηf u7 u8 ηz ηk

Nom.reţim rada 0 0,2÷0,5 2÷3 97,8÷96.5 0,1÷0,3 0,05÷0,15 0 97,65÷96,05 10,5÷12,5 0,5÷1,2 99,5÷98,8 86,65÷82,35

u1 - Gubitak usljed propadanja goriva kroz rešetku,ovaj gubitak nastaje usljed propadanja sitnijih čestica goriva kroz rešetku u pepeljaru.Prema tome on se pojavljuje samo kod loţišta sa sagorijevanjem u sloju i kod loţišta sa kombinovanim sagorijevanjem.Kod kombinovanog sagorijevanja on je manji jer najsitnije čestice, koje su podloţene na prvom mjestu propadanju, sagore u letu.Količina goriva koja je propala kroz rešetku ne moţe se smatrati za gorivo koje nije uopšte učestovalo u procesu sagorijevanja,jer se izvijesan dio isparljivih dijelova( sagorljive i nesagorljive materije) gasificira i u gasovitom stanju iskorištava u kotlu.S druge strane gorivo koje je propalo kroz rešetku u većini slučajeva baš zbog ovog isparavanja predstavlja koksni ostatak veće toplotne moći nego gorivo koje je sirovo unijeto u loţište. u 2 - Gubitak usljed nesagorjelog goriva u šljci i pepelu,ovaj gubitak prestavlja količinu toplote izgubljenu usljed nesagorjelog goriva koje odlazi iz loţišta sa pepelom i šljakom.On se pojavljuje pri sagorijevanju u sloju kao značajniji gubitak,dok kod sagorijevanja u vidu ugljenog praha njegova vrijednost je znatno niţa i često se moţe sasvim zanemariti. u 3 - Gubitak usljed letećeg koksa,ovaj gubitak nastaje usljed nesagorijevanja sagorljive čvrste materije u letećim dijelovima.Ovo je posljedica nedovoljnog vremena zadrţavanja letećih čestica u loţišnom prostoru.Nastaje zato što u dijelu pepela koji zajedno s plinovitim produktima sagorijevanja prolazi kroz kotao i dio goriva koji nije uspio sagoriti. u 4 - Gubitak usljed hemijske nepotpunosti sagorijevanja,ovaj gubitak se najčešće svodi na pojavu (CO),koji kao produkt nepotpunog sagorijevanja izlazi iz kotla.Za razliku od prethodnog

20

Grafički rad

Parni kotlovi II

gubitka,on je manje vezan za sistem sagorijevanja i moţe se u manjoj ili većoj mjeri, pojaviti kod svih tipova loţišta.Prilikom proračuna kotla gubitak u 4 odreĎuje se slobodnom procjenom,a pri ispitivanju kotla analizom gasova, kojom se ustanovljav prisustvo svih produkata nepotpunog sagorijevanja.

u 5 - Gubitak usljed čaĎi,ovaj gubitak nastaje zato što se na hladne grejne površine taloţi u vidu čaĎi ugljenik iz hemijskih jedinjenja kooja se javljaju u produktima sagorijevanja.Prema tome,i ovaj gubitak spaa u sklop gubitaka „usljed nesagorjelog“.On se pojavljuje češće kod kotlova niskih pritisaka jer su usljed niţe temperature ključanja i temperature metala niţe.Isto tako on se javlja i kod zagrijanih spusnih cijevi,naročito ako su one u oblasti visokih temperatura dimnih gasova. u 6 - Gubitak usljed fizičke toplote šljake,on prestavlja gubitak toplote koji nastaje pri odvoĎenju šljake iz loţišta.Ovaj gubitak osjetan i mora se uzeti u obzir,kod sistema tečnog odvoĎenja šljake,gdje se usljed visokih temperatura potrebnih za otapanje i odvoĎenje šljake gubi znatna količina toplote.Kod sistema loţenja gdje se šljaka odvodi u čvrstom stanju,u pitanju su niţe temperature šljake na izlazu iz loţišta,te i manji toplotni sadrţaj(a obično i manje apsolutne količine pepela u gorivu),tako da je ovaj gubitak neznatan i obično se ne uzima u obzir. Gubitak u 7 i u 8 biti će objašnjeni u nastavku zadatka.

2.2.Proračun gubitaka u7 za nominalni reţim rada Gubitak u 7 je gubitak u izlaznim gasovima i on je po veličini najznačajniji kotlovski gubitak. To je gubitak nastao usljed fizičke toplote izlaznih gasova. On je neizbjeţan i pojavljuje se kod svakog kotlovskog postrojenja. Gubitak u izlaznim gasovima moţe se izračunati pomoću raznih teorijskih ili empirijskih obrazaca. MeĎu ovim obrascima najčešće se primjenjuje slijedeći:

u7   g

VRW C pm t g  t l  Hd 𝑘𝐽 𝑚 3𝐾 m3 VRW kg

Gdje je: Cpm

%

...............................................................................

25

- Srednja specifična toplota gasova na izlazu - Stvarna zapremina vlaţnih produkata sagorijevanja

ηg - Stepen gasifikacije tg ° 𝐶 - Temperatura izlaznih gasova tl ° 𝐶 -Temperatura vazduha na ulazu Hd

𝑘𝐽 𝑘𝑔

- Donja toplotna moć goriva

21

Grafički rad

Parni kotlovi II

Ovaj obrazac se primjenjuje ukoliko se ne raspolaţe sa I-t dijagramom već je poznat elementarni sastav goriva i temperatura izlaznih gasova, a specifična toplota se dobija iz tablica.

U7  g

I g  Il Hd

%

........................ ............................................................. 26

Najtačniji rezultat nam daje slijedeći obrazac, s tim što je uzeta u obzir fizička toplota goriva koja se unosi u proces i fizička toplota vlage u vazduhu koji sluţi za sagorijevanje.

u7   g

I g  I l  iG  I  H 2O  Hd

Gdje je: iG

𝑘𝐽 𝑘𝑔

........................................................................................ 27 

- Toplotni sadrţaj goriva na temperaturi na kojoj ono ulazi u loţište 𝑘𝐽 𝑘𝑔

IH 2 O

%

- Toplotni sadrţaj vlage u vazduhu koji se unosi u proces sagorijevanja

IL

𝑘𝐽 𝑘𝑔

- Entalpija vazduha na ulazu u kotao

Ig

𝑘𝐽 𝑘𝑔

- Entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz kotla

Hd

𝑘𝐽 𝑘𝑔

- Donja toplotna moć goriva

Obrazac (27) daje dosta tačne rezultate, s obzirom na to da je za njegovo korišćenje potrebno pretpostaviti samo jednu vrijednost I g .Vrijednost I g predstavlja ustvari toplotu koju nose sa

  sobom izlazni gasovi,dok su članovi I ; i l

G



 

; I  H 2O  su količine toplote koje se unose u proces i

 

usljed toga se odbijaju od toplote koja je iznijeta.Vrijednost I g se dobija iz I-t dijagrama i to za temperaturu i višak vazduha na izlazu. I l  se izračunava pomoću specifične toplote vazduha, njegove temperature i viška vazduha na kraju kotla.Vrijednost ig se izračunava pomoću specifične toplote goriva i temperature sa kojom ono ulazi u loţište,a IH2O se dobija pomoću relativne vlaţnosti vazduha potrebnog za sagorijevanje.Obrazac (27) se koristi ne samo pri proračunu,već i prilikom ispitivanja kotla,i to u ovom slučaju sa više sigurnosti, jer se temperatura tg i drugi promjenljivi članovi dobijaju mjerenjem.Pored navedenih obrazaca mogu se koristiti i brojni drugi koji se baziraju na Orsatovoj analizi.

22

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.2.1.Proračun gubitka u7 za nominalni reţim rada

 

Koristeći jednačinu (26) moţe se odrediti koliki je gubitak u izlaznim gasovima u 7N za nominalni reţim rada:

u 7N   gN

I gN1  I LN Hd

%

................................................................. ..................... *

Za koeficijent viška zraka očitan iz tabele 10.za nominalni reţim izN  1,44 i t g  200

 C  (dat O

podatak u zadatku),te na osnovu tabele za entalpije dimnih plinova (tabela7) višestrukom

 

N interpolacijom dobijamo entalpiju izlaznih gasova I g1 na kraju kotla pri nominalnom reţimu

rada. Gdje je : ηNg - usvojeni stepen gasifikacije za nominalni reţim rada N Ig1 - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz kotla za nominalni reţim rada

ILN - entalpija vazduha na ulazu u kotao za nominalni reţim rada Hd - donja toplotna moć goriva

11 Za t1g = 200 °C i λ1 = 1,40 slijedi iz tabele 7. da je entalpija Ig1 = 1614,002

kJ kg

Za t1g = 200 °C i λ2 = 1,45 slijedi iz tabele 7. da je entalpija Ig12 = 1662,779

kJ kg

N 11 Ig1− Ig1 λ − λ1 N = 12 11 odakle slijedi entalpija Ig1 λ2 − λ1 Ig1 − Ig1 𝑁 𝐼𝑔1 − 1614,002 1,44 − 1,40 = 1,45 − 1,40 1662,779 − 1614,002 𝑁 − 1614,002 0,04 𝐼𝑔1 = 0,05 48,777 𝑁 39,0216 = 𝐼𝑔1 − 1614,002 𝑁 𝐼𝑔1 = 1653,023

𝑘𝐽 𝑘𝑔

23

Grafički rad

Parni kotlovi II

Nakon što se izračuna entalpija izlaznih gasova, slijedeće što je nepoznato u jednačini za računanje gbitka u7 jeste entalpija vazduha za nominalni reţim rada.Vrijednost ove entalpije se odreĎuje na slijedeći način : 𝐼𝐿𝑁 = 𝑉𝐿 ∙ 𝑖𝐿 ………………………………………………………………………………………… (28) 𝑉𝐿 = 𝑉𝐿𝑚𝑖𝑛 ∙ 𝜆𝑚𝑖𝑛 …………………………………………………………………………………. (28.1) Gdje se uzima koeficijent viška vazduha λmin na kraju loţišta (vrijednosti date u tabeli 10.) pa je λmin = 1,27 za nominalni reţim rada. Za vazduh na temperature 20°C na osnovu tabele 3.31. strana 3.207 PK-Đurić slijedi da je 𝑘𝐽

𝑖𝐿′ = 20,10 𝑘𝑔

𝑖𝐿 =

𝑖 𝐿′ ∙𝑀 22,4

, pa se na osnovu poznatog podatka i izraza (29) moţe izračunati entalpija iL :

…………………………………………………………………………….………………(29)

Gdje je : 𝑖𝐿′ - srednja specifična entalpija vazduha M – molekularna masa vazduha

𝑖𝐿 =

𝑖𝐿′ ∙ 𝑀 20,10 ∙ 29 𝑘𝐽 = = 26,02 22,4 22,4 𝑘𝑔

Na osnovu dobijene vrijednosti za iL iz izraza (28.1) dobija se : 𝐼𝐿𝑁 = 3,7317 ∙ 1,27 ∙ 26,02 = 123,315

𝑘𝐽 𝑘𝑔

Uz poznatu vrijednost za donju toplotnu moć goriva Hd =10557

𝑘𝐽 𝑘𝑔

i usvojeni stepen gasifikacije

za nominalni reţim rada (tabela 11. , poglavlje 2.1.) 𝜂𝑔𝑁 = 0,97 dobija se gubitak u7 iz izraza (*) : 𝑢7 = 𝜂𝑔𝑁 ∙

𝐼𝑔𝑁 − 𝐼𝐿𝑁 1653,0236 − 123,315 = 0,97 ∙ = 0,1405 ∙ 100 = 14,055% 𝐻𝑑 10557

24

Parni kotlovi II

Grafički rad

2.3. OdreĎivanje stepena izolovanosti Svaki kotao je termički izolovan, tj.njegove stijenke su zaštićene odreĎenom debljinom izolacije od gubitaka toplote.MeĎutim,kotao nikad nije idealno izolovan i uvijek postoje gubici usljed prodiranja toplote kroz stijenku kotla u vanjski prostor.Stepen izolovanosti parnog kotla η z se odreĎuje na osnovu slijedećeg izraza : 𝑢

8 𝜂𝑧 = 1 − 100 ∙ 100…………………………………………………………………………………..(30)

Gdje je: u 8 - Gubitak usljed spoljnjeg hlaĎenja,on prestavlja toplotu izgubljenu usljed toga što kotao odaje izvjesnu količinu toplote sredini u kojoj se nalazi.Ovo odavanje toplote neminovno je usljed temperaturskih razlika izmeĎu spoljnih kotlovskih površina i vazduha koji okruţuje isti.Ovaj gubitak je neminovan kod svakog kotla.Tačno izračunavanje veličine ovog gubitka vrši se pomoću teorijskih obrazaca i vezano je za poznavanje niza promjenljivih veličina,tako da prestavlja dosta sloţen i obiman postupak.Usljed toga se u praksi pribjegava primjeni empirijskih obrazaca ili raznih dijagrama,koji daju orjentaionu vrijednost za veličinu ovog gubitka.Veličina ovoga gubitka zavise od mnogih faktora U 8  f  ; t; A ,koji se uglavnom mogu svesti na veličinu spoljnih površina kotla, na temperatursku razliku izmeĎu spoljne površine kotla i sredine u kojoj se isti nalazi,i na koeficijent prijelaza toplote.Svaki od ovih osnovnih faktora zavisi sa svoje strane od niza drugih.

2.3.1.Proračun stepena izolovanosti kotla za nominalni reţim rada Stepen izolovanosti kotla za nominalni reţim rada se dobija iz izraza koji slijedi : 𝑢𝑛

8 𝜂𝑧𝑁 = 1 − 100 ∙ 100 .........................................................................................................(30.1)

Iz tabele 11. za kotlovske gubitke (stavka 2.1.) usvaja se gubitak u8 = 0,5 za nominalni reţim rada pa se na osnovu te vrijednosti i izraza (30.1) dobija traţeni stepen izolovanosti : 𝜂𝑧𝑁 = 1 −

0,5 ∙ 100 = 99,5% 100

25

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.4. OdreĎivanje indirektnog stepena iskorištenja kotla Stepen iskorištenja kotla se definiše kao odnos energije iznesene iz kotla prijemnikom toplot i energije gorivom unešene u kotao.TakoĎer se moţe izračunati stepen iskorištenja kotla kada se od ukupne količine toplote dovedene kotlu oduzmu gubici u kotlu svedeni na jedinicu unseen energije.To je dakle, pokazatelj efikasnosti kotla tj.njegove sposobnosti da vrši proizvodnju pare koja se iskorištava u procesu dobijanja energije. Stepen iskorištenja indirektnom metodom se računa preko izraza koji slijedi :

𝜂𝐾 = 1 −

8 𝑖=1 𝑢 𝑖

100

∙ 100 = 1 −

𝑢 1 +𝑢 2 +𝑢 3 +𝑢 4 +𝑢 5 +𝑢 6 +𝑢 7 +𝑢 8 100

∙ 100…………………………..(31)

Gdje je : u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8 – gubici u kotlu

2.4.1. Proračun indirektnog stepena iskorištenja kotla za nominalni reţim rada Na osnovu izraza (31) uvrštavanjem podataka iz tabele 11.(stavka 2.1.) za gubitke u 1 – u8 dobija se stepen iskorištenja kotla za nominalni reţim rada :

𝜂𝑘1 = 1 −

0+0,2+2+0,1+0,05+0+10,5+0,5 100

∙ 100 = 86,65%

U drugom slučaju se uvrštavaju izračunate vrijednosti za gubitke u7 =14,03 % i u8 =0,5% pa se dobija stepen iskorištenja kotla kao :

𝜂𝑘2 = 1 −

0+0,2+2+0,1+0,05+0+14,03+0,5 100

∙ 100 = 83,12%

OdreĎivanjem datih gubitaka u kotlu i njegovog stepena iskorištenja definiše se njegova učinkovitost i daje se prikaz iskorištenja datog goriva u loţištu kotla, te njegovog iskorišavanja za dobijanje korisne toplote koja se dalje iskorištava za transformaciju energije. Dijagram na slici 5. prikazuje gubitke kotla i iskorištenje korisne toplote.

26

Grafički rad

Parni kotlovi II

Slika 5. Senkey-jev dijagram iskorištenja goriva

2.5. Proračun potrebne količine goriva U kotlu sagorijeva odreĎena količina goriva koja stoji na raspolaganju.Ali svaki se kotao razlikuje prema svojim dimezijama i veličini pa se tako razlikuje i potrebna količina goriva koja se unosi u loţište kotla. Ta veličina se izraţava kao dimezija masenog protoka tj.predstavlja količinu goriva koja se u jedinici vremena unese u loţište kotla. Potrebna količina goriva se računa prema izrazu :

𝐵=

𝐷1 𝑖 𝑠 −𝑖 𝑎 +𝐷𝑚𝑝 𝑖 𝑚𝑝𝑖𝑧 −𝑖 𝑚𝑝𝑢𝑙 𝜂 𝑘 ∙𝐻𝑑

………………………………..………………….………………….(32)

𝑘𝑔

Gdje je: Dmp = D1 = 210 𝑠 – produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka is – entalpija na izlazu iz pregrijača pare 3, odreĎuje se na osnovu pritiska po ia – entalpija napojne vode,odreĎuje se za parameter napojne vode impiz – entalpija na izlazu iz meĎupregrijača impul – entalpija na ualzu u meĎupregrijač

27

Grafički rad

Parni kotlovi II ηK – stepen iskorištenja kotla izračunat u stavci 2.4.1 Hd – donja toplotna moć goriva

2.5.1. Proračun potrebne količine goriva za nominalni reţim rada Na osnovu izraza (32) dobija se potrebna količina goriva za sagorijevanje u loţištu kotla kako slijedi :

𝐵𝑁 =

𝑁 𝑖 𝐷1𝑁 𝑖 𝑠 −𝑖 𝑎 +𝐷𝑚𝑝 𝑚𝑝𝑖𝑧 −𝑖 𝑚𝑝𝑢𝑙 𝜂 𝑘 ∙𝐻𝑑

……………………………………………………………..(32.1)

Potrebni podaci za proračun su : D1N = DmpN = 210

𝑘𝑔 𝑠

- dato postavkom zadatka

ηK = 83,12 %

Ostale podatke dobijamo na osnovu poznatih podataka: -

za pritisak po = 95 bar i t = 500°C iz termodinamičkih tablica tablica za pregrijano 𝑘𝐽

područje se dobija entalpija is = 3380𝑘𝑔 -

za pritisak ps = 46 bar i za tz = 258,75°C = 270°C ( + 12°C iz interval 10-15°C) dobija se 𝑘𝐽

iz TD tablica entalpija na ulazu u meĎupregrijač impul = 2672,51 𝑘𝑔 -

za pritisak ps = 46 bar i t = 495°C ( 500-5°C usljed meĎupregrijanja) iz Td tablica se očitava vrijednost entalpije na izlazu iz meĎupregrijača impiz = 3460

-

𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑘𝐽

za pririsak pa = 120 bar i t = 240°C dobija se entalpija napojne vode ia = 1037,5𝑘𝑔

Pa se onda iz izraza (32.1) dobija količina goriva potrebna za sagorijevanje :

𝐵𝑁 =

210 3380 − 1037,5 + 210 3460 − 2672,51 𝑘𝑔 = 74,906 0,8312 ∙ 10557 𝑠

28

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.6. OdreĎivanje gasifikacione količine goriva

Stvarna količina goriva koja se ustavri iskoristi u loţištu kotla pri sagorijevanju se razlikuje od proračunate vrijednosti BN za nominalni reţim rada i to ta vrijednost stepena gasifikacije goriva.Dakle, moţe se zaključiti da se usljed odreĎenih gubitaka u loţištu ne zapali sva količina goriva nego neka umanjena vrijednost. Ta veličina se naziva gasifikovana količina goriva i ona se odreĎuje na slijedeći način : 𝐵𝑔 = 𝐵 ∙ 𝜂𝑔 ……………………………………………………….…………………………………….(33)

2.6.1. Proračun gasifikovane količine goriva za nominalni reţim rada Na osnovu prethodnog izraza te poznatih vrijednosti za količinu goriva BN i stepen gasifikacije ηg moţe se odrediti gasifikovana količina goriva za nominalni reţim rada kao : 𝐵𝑔𝑁 = 𝐵𝑁 ∙ 𝜂𝑔𝑁 = 74,906 ∙ 0,97 = 72,66

𝑘𝑔 𝑠

2.7. Proračun količine toplote unesene u loţište i raspored prihvaćene toplote u kotlu 2.7.1.Količina toplote unesena u loţište Svako gorivo sadrţi odreĎenu količinu toplote koja se prilikom procesa sagorijevanja oslobaĎa i stvara energiju koja se daljom transformacijom pretvara u druge oblike energije. Količina toplote koja se unese u loţište gorivom se moţe izračunati prema izrazu kako slijedi : 𝑄 = 𝐵 ∙ 𝐻𝑑 ………………………………………………………………………………………….…..(34) Gdje je : B – količina goriva potrebna za sagorijevanje Hd – donja toplotna moć goriva Za nominalni reţim rada uz poznate vrijednosti BN i Hd , na osnovu izraza (34) dobijamo da je količina toplote unesena u loţište : 𝑄 𝑁 = 𝐵𝑁 ∙ 𝐻𝑑 = 74,906 ∙ 10557 = 790 782,6 𝑘𝑊 = 790,7 𝑀𝑊

29

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.7.2. Količina toplote prihvaćena u loţištu Pošto svaki kotao radi sa odreĎenim stepenom iskorištenja ηK tako i količina toplote koja se unese u kotao ne bude prihvaćena u potpunosti, nego se ona razlikuje od unsene vrijednosti količine toplote upravo za taj stepen iskorištenja. Količina toplote prihvaćena u loţištu se računa na osnovu slijedećeg izraza : 𝑄1 = 𝑄 ∙ 𝜂𝐾 …………….……………………………………………………….……………………..(35) Za nominalni reţim rada to bi bilo : 𝑄1𝑁 = 𝑄 𝑁 ∙ 𝜂𝐾 = 790782,6 ∙ 0,8312 = 657 298,53 𝑘𝑊

2.7.3. Količina toplote prihvaćena u zagrijaču vode (ekonomajzeru) Zagrijač vode (ekonomajzer) je naknadna konvektivna kotlovska ogrjevna površina sa zadatkom da povisi temperaturu vode na ulazu u isparivač nešto ispod, ili sve do temperature isparavanja na pritisku kotla, pa i da se kod nekih izvedbi u njemu jedan dio vode ispari. Drugi zadatak zagrijača vode je da što je više moguće snizi temperature produkata sagorijevanja na izlazu iz kotla, ako je zagrijač vode posljednja ogrjevna površina u kotlu. Po konstruktivnoj izvedbi, zagrijači vode su sa glatkim cijevima za kotlove višeg pritiska, ili sa vanjske strane orebrenim, obično livenim cijevima. Zagrijači zraka su u kotlu obično postavljeni horizontalno, osim kod starijih kotlovskih konstrukcija, kod kojih su u sklopu cirkulacionog sistema, kada su u vertikalnoj izvedbi. Nastrujavanje produkata sagorijevanja obično je porečno, a cijevi su postavljene u koridornom rasporedu. Strujanje vode u zagrijačima vode gotovo obavezno je prostrujavanjema na račun napora napojne pumpe. Količina toplote prihvaćena u ekonomajzeru se računa na slijedeći način : 𝑄𝑒 = 𝐷1 ∙ 𝑖𝑒 − 𝑖𝑎 …………………………………………………………………………………….(36) Gdje je : ie – entalpija na izlazu iz ekonomajzera ia – entalpija napojne vode 𝑘𝑔 𝑠

D1 = 210

– produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka

30

Grafički rad

Parni kotlovi II 2.7.3.1.Proračun prihvaćene količine toplote u ekonomajzeru za nominalni reţim rada

Količina toplote prihvaćena u ekonomajzeru za nominalni radni reţim se računa na osnovu prethodnog izraza (36) : Potrebni podaci za proračun se dobijaju na slijedeći način : -

za po = 95 bar i tk = 292,32°C iz termodinamičkih tablica za zasićeno područje se dobija 𝑘𝐽

vrijednost entalpije na izlazu iz ekonomajzera ie = 1385,9 𝑘𝑔 -

𝑘𝐽 𝑘𝑔

vrijednost za ia je već dobijena u stavci 2.5.1. i iznosi ia = 1037,5

Pa se konačno dobija da je :

𝑄𝑒𝑁 = 𝐷1𝑁 ∙ 𝑖𝑒 − 𝑖𝑎 = 210 ∙ 1385,9 − 1037,5 = 73164 𝑘𝑊 odnosno dijeljenjem dobijene vrijednosti sa 2 dobija se količina toplote prihvaćena u jednom zagrijaču vode ∶ 𝑄𝑒1 =

𝑄𝑒 2

=

73164 2

= 36582 𝑘𝑊

2.7.4. Količina toplote prihvaćena u isparivaču – parni kotao u uţem smislu Isparivač ili parni kotao u uţem smislu je elemenat kotla u kojem dolazi do isparavanja vode i na izlazu se dobiva suhozasićena ili vlaţna para. Ozračeni isparivač obično obuhvata loţište i proračunom loţišta on je potpuno odreĎen kao elemenat pomću kojeg se obavlja hlaĎenje loţišta. Konvektivni isparivač je elemenat u kojem se izmjena toplote obavlja uglavnom konvekcijom, ali i zračenje zbog visokih temperatura ima priličan uticaj. U zavisnosti od vrste kotla i konvektivni dio isparivača je različit, a postoje izvedbe kotla bez konvektivnih isparivača što je naš slučaj. Količina toplote prihvaćena u isparivaču se računa na slijedeći način:

𝑄𝑖 = 𝐷1 ∙ 𝑖𝑥 − 𝑖𝑒 ……………………………………………………………………………(37) Gdje je : ie – entalpija na izlazu iz ekonomajzera ix – entalpija na izlazu iz isparivača 𝑘𝑔

D1 = 210 𝑠 – produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka Podaci potrebni za proračun se dobijaju na slijedeći način :

31

Grafički rad

Parni kotlovi II -

za po = 95 bar iz termodinamičkih tablica za zasićeno područje se dobija vrijednost 𝑘𝐽

𝑘𝐽

entalpije na izlazu iz ekonomajzera i’ = 1385,9 𝑘𝑔 i i’’ = 2734 𝑘𝑔 ,pri čemu je stepen zasićenosti x = 0,95 – 0,98 ( usvojeno x = 0,95) 𝑘𝐽

𝑖𝑥 = 𝑖 ′ + 𝑥 ∙ 𝑖 ′′ − 𝑖 ′ = 1385,9 + 0,95 ∙ 2734 − 1385,9 = 2666,59 𝑘𝑔 -

𝑘𝐽

Vrijednost entalpije ie = 1385,9 𝑘𝑔 ( izračunato u stavci 2.7.3.1.)

Pa je na osnovu izraza (37) količina toplote prihvaćena u isparivaču za nominalni reţim rada: 𝑄𝑖𝑁 = 𝐷1𝑁 ∙ 𝑖𝑥 − 𝑖𝑒 = 210 ∙ 2666,59 − 1385,9 = 268 944,9 𝑘𝑊

2.7.5. Količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare U pregrijačima isparena voda iz isparivača pregrijava se do temperature pregrijanja t s. Taj proces se obavlja pri konstantnom pritisku uz gubitke strujanja koji nisu veliki. Kako je poznato pri porastu temperature gustoća pare opada zbog čega brzina pare u pregrijaču raste od ulaza ka izlazu pare. Pregrijači se prema dominantnom vidu izmjene toplote mogu podijeliti na : - konvektivne - poluzračne - ozračene Zavisno od njihovog karaktera imaju različitu konstrukciju. Kod konvektivnih pregrijača cijevi su malog prečnika, gusto rasporeĎene u dimnom kanalu, dok se ozračeni pregrijači sastoje od cijevi većeg prečnika i time izmeĎu njih je veći meĎuprostor. Temperature pregrijanja su za feritne cijevi do 540 °C, dok su za austenitne cijevi više, i kreću se i do 650 °C. Količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare moţe se izračunati na slijedeći način: 𝑄𝑠 = 𝐷1 ∙ 𝑖𝑠 − 𝑖𝑥 ………………………………………………………………………………….(38) 𝑘𝑔

Gdje je : D1 = 210 𝑠 – produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka 𝑘𝐽

is = 3380𝑘𝑔 - entalpija na izalzu iz pregrijača pare 3 ( dobijeno u stavci 2.5.1) 𝑘𝐽

ix = 2666,59𝑘𝑔 - entalpija na izlazu iz isparivača (dobijeno u stavci 2.7.4)

32

Grafički rad

Parni kotlovi II

Za nominalni reţim rada se dobija količina toplote prihvaćena u pregrijačima pare na osnovu izraza (38) : 𝑄𝑠𝑁 = 𝐷1𝑁 ∙ 𝑖𝑠 − 𝑖𝑥 = 210 ∙ 3380 − 2666,59 = 149 816,1𝑘𝑊 odnosno, dijeljenjem te vrijednosti sa tri dobija se količina toplote prihvaćena u jednom zagrijaču kao : 𝑄𝑠 = 𝑄𝑠1 = 𝑄𝑠2 = 𝑄𝑠3 = 49 938,7 𝑘𝑊 3

2.7.6. Količina toplote prihvaćena u meĎupregrijaču MeĎupregrijač je element gdje se dovodi para koja je ekspandirala na visokotlačnoj turbini VT do odreĎenog pritiska. Da bi se ponovo para pregrijala ide u ovaj element kotla,a zatim odvodi na niskotlačnu turbinu NT. Znači, moţe se reći da je osnovna funkcija meĎupregrijača zapravo dodatno zagrijavanje pregrijane pare nakon njene ekspanzije u visokotlačnoj turbine. Tu se pari osim temperature diţe i pritisak koji je nakon ekspanzije značajno opao.Zbog boljeg iskorištenja pare i dobijanja više korisne toplote vrši se meĎupregrijavanje pare nakon čega ona ponovo ekspandira u niskotlačnom dijelu turbine. Količina toplote prihvaćena u meĎupregrijaču pare moţe se izračunati na slijedeći način: 𝑄𝑚𝑝 = 𝐷𝑚𝑝 ∙ 𝑖𝑚𝑝𝑖𝑧 − 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙 …………….…………………………………………………………..(39) Gdje je : D1N = DmpN = 210

𝑘𝑔 𝑠

- dato postavkom zadatka

𝑘𝐽

impiz = 3460𝑘𝑔 - entalpija na izlazu iz meĎupregrijača ( dobijeno u stavci 2.5.1) 𝑘𝐽

impul = 2672,5𝑘𝑔 - entalpija na ulazu u meĎupregrijač ( dobijeno u stavci 2.5.1) Na osnovu izraza (39) dobija se količina toplote prihvaćena u meĎupregrijaču za nominalni reţim rada : 𝑁 𝑁 𝑄𝑚𝑝 = 𝐷𝑚𝑝 ∙ 𝑖𝑚𝑝𝑖𝑧 − 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙

= 210 ∙ 3460 − 2672,5 = 165 375 𝑘𝑊

33

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.7.7. Provjera dobijenih rezultata

Da bi dobijeni rezultati bili prihvaćeni kao tačni mora biti zadovoljena slijedeća jednakost :

𝑄1∗ = 𝑄1 …………………………………………………………….……………………….…(**) Gdje je : 𝑄1 - Količina toplote prihvaćena u loţištu ( izračunato u stavci 2.7.2.) 𝑄1∗ - Količina toplote koja se dobija sabiranjem svih toplota prihvaćenih u pojedinim elementima kotla 𝑄1∗ = 𝑄𝑒 + 𝑄𝑖 + 𝑄𝑠 + 𝑄𝑚𝑝 = 73164 + 268944,9 + 149816,1 + 165375 = 657 300 𝑘𝑊 Pa je na osnovu dobijenih podataka vidljivo da je ispunjen uslov(**) ,te da je greška u proračunu jednaka :

𝛥𝑄𝑝 =

𝑄1∗ −𝑄1 𝑄1∗

∙ 100 =

657300 −657298 ,53 657300

∙ 100 = 0,002% …………………………………..(40)

2.7.8 .Količina toplote prihvaćena u zagrijaču zraka Zagrijači zraka su konvektivne ogrjevne kotlovske površine, koje se nalaze redovno na kraju puta produkata sagorijevanja u kojma se na račun produkata sagorijevanja zagrijava zrak potreban za sagorijevanje. Povišena temperatura vazduha u loţištu ostvaruje prednosti prilikom sagorijevanja koje se očituje u brţem sušenju goriva, burnijem sagorijevanju i intenzivnijem prijenosu toplote zračenjem u kotlovskom loţištu.Sa druge strane, sniţavanjem temperature produkata sagorijevanja na kraju kotla direktno se smanjuje najveći kotlovski gubitak u7. Drugim riječima, toplota koja se izmjeni u zagrijaču vazduha ''premiješta'' se u loţište i na ostale ogrijevne površine prije zagrijača vazduha uslovljavajući višu temperaturu sagorijevanja i veću temperaturnu razliku pri konvektivnoj izmjeni toplote u kotlu. Efekat zagrijača vazduha naročito je izraţen kod kotlova koji rade sa visokim pritiscima. Količina toplote prihvaćena u zagrijaču zraka se dobija iz izraza koji slijedi :

𝑄𝑧 = 𝑉𝐿 ∙ 𝑖𝐿 − 𝑖𝑒 = 𝐵 ∙ 𝜂𝑔 ∙ 𝐼𝐿 − 𝐼𝑒 ………………………………………………….…………(41) 𝑄𝑧 = 𝐵𝑁𝑔 ∙ 𝐼𝐿 − 𝐼𝑙 ……………………………………………………………………..……………..(42) Gdje je : IL - entalpija zagrijanog vazduha za temperature tL Il - entalpija vazduha na temperaturi t =20 °C 𝐵𝑔𝑁 - gasifikovana količina goriva (proračunata u stavci 2.6.1.)

34

Grafički rad

Parni kotlovi II

Podaci potrebni za proračun dobijaju se na slijedeći način: 𝐼𝐿 = 𝑉𝐿𝑚𝑖𝑛 ∙ 𝜆𝑢𝑙 ∙ 𝑖𝐿 ……………………………………………………………………………………(43) Gdje je : VLmin = 3,73

𝑚3 𝑘𝑔

- minimalna količina zraka potrebna za sagorijevanje (izračunato u stavci 1.2.)

λul = 1,39 - koeficijent viška zraka na ulazu u meĎupregrijač (tabela 10 data u stavci 2. ovog rada)

il – specifična entalpija zagrijanog zraka za temepraturu tL = 20 °C (dato postavkom) 𝑘𝐽

i na osnovu tabele 3.31 PK –Đurić str.3.207 očitava se iL = 25,9 𝑚 3

IL – specifična entalpija zagrijanog zraka za temepraturu tL = 180 °C (dato postavkom) i na osnovu tabele 3.31 PK –Đurić str.3.207 očitava se iL = 234,96

𝑘𝐽 𝑚3

Uvrštavanjem dobijenih vrijednosti u izraz (43) slijede za oba slučaja potrebne entalpije: 𝐼𝑙 = 3,73 ∙ 1,39 ∙ 25,9 = 134,28

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝐼𝐿 = 3,73 ∙ 1,39 ∙ 234,96 = 1218,19

𝑘𝐽 𝑘𝑔

Nakon što su dobijene potrebne vrijednosti, njihovim uvrštavanjem u izraz (42),za nominalni radni reţim količina toplote prihvaćena u zagrijaču zraka je : 𝑄𝑧𝑁 = 𝐵𝑔𝑁 ∙ 𝐼𝐿 − 𝐼𝑙 = 72,66 ∙ 1218,19 − 134,28 = 78 756,9 𝑘𝑊

2.8. Teoretska temperatura u loţištu Teoretska temperatura u loţištu je funkcija entalpije dimnih plinova i koeficijenta viška vazduha na ulazu u loţište, dakle:

t F 0  f I F 0 ; UL 

Vrijednost ove temperature se odreĎuje na osnovu tabele 7. višestrukom interpolacijom. Vrijednost ove entalpije se odreĎuje prema izrazu : 1

𝐼𝐹𝑂 = 𝐼𝐿 + 𝐻𝑑 ∙ 1 − 100 ∙ 𝑢4 + 𝑢5 + 𝑢6

…………………………………………………………..(44)

35

Grafički rad

Parni kotlovi II Gdje je : I L - Entalpija zraka na ulazu u loţište,( izračunato u stavci 2.7.8.) Hd – donja toplotna moć goriva u4, u5, u6 – kotlovski gubici (dati u tabeli 11. , stavka 2.1.)

2.8.1. Proračun teorijske temperature u loţištu za nominalni reţim rada Na osnovu izraza (4) i poznatih podataka,moţe se izračunati vrijednost entalpije dimnih plinova na ulazu u loţište kao : 𝑁 𝐼𝐹𝑂 = 𝐼𝐿𝑁 + 𝐻𝑑 ∙ 1 − 𝑁 𝐼𝐹𝑂 = 11759,35

1 ∙ 𝑢4 + 𝑢5 + 𝑢6 100

= 1218,19 + 10557 ∙ 1 −

1 ∙ 0,1 + 0,05 + 0 100

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑁 Na osnovu vrijednosti 𝐼𝐹𝑂 i λul =1,23 ( podatak iz tabele 10.,stavka 2.ovog rada) procesom interpolacije iz tabele 7. se dobija vrijednost teoretske temperature u loţištu t FO .

Pošto nam je λNul = 1,23 slijede iz tabele 7.podaci : Za t’ =1300℃ i λ1 = 1,2 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 10222,84

kJ kg kJ

Za t’’ =1500℃ i λ1 = 1,2 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 11892,73 kg kJ

Za t’ =1300℃ i λ2 = 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 10543,6 kg kJ

Za t’’ =1500℃ i λ2 = 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 12257,51 kg Za λ1 =1,2 ′ IN FO −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

…………………………………………………………………………………………………………………….(45)

11759,35 − 10222,84 𝑡1 − 1300 = 11892,73 − 10222,84 1500 − 1300 1536,51 𝑡1 − 1300 = 1669,89 200 184,025 = 𝑡1 − 1300 𝑡1 = 1484,025°𝐶

36

Grafički rad

Parni kotlovi II Za λ2 =1,25 11759,35 − 10543,6 𝑡2 − 1300 = 12257,51 − 10543,6 1500 − 1300 1215,75 𝑡2 − 1300 = 1713,91 200 141,86 = 𝑡2 − 1300 𝑡2 = 1441,86°𝐶

Za λ =1,23

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

……………………………………………………………………………………..(46)

1,23 − 1,2 𝑡 − 1484,02 = 1,25 − 1,2 1441,86 − 1484,02 0,03 𝑡 − 1484,02 = 0,05 −42,16 −25,296 = 𝑡 − 1484,02

𝑡𝐹𝑂 = 1458,724°𝐶

Provjera :

∆= 1 − ∆= 1 −

N N N BN g ∙η z ∙ I Fo −I g N D i ∙ i s −i a + D mp ∙ i mpiz − i mpul +B N g ∙η z ∙ I l −I 1

⎸< 5 %

…………………………..(47)

72,66 ∙ 0,995 ∙ 11759,35 − 1653,0236 ⎸ 210 ∙ 3350 − 1037,5 + 210 ∙ 3460 − 2672 + 72,66 ∙ 0,995 ∙ 1218,19 − 134,2

∆= 0,98 % < 5% Potrebne vrijednosti za provjeru greške izrazom (47) su dobijene prethodnim proračunom po pojedinim stavkama, dakle to su već poznate vrijednosti.

37

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.9. Količina toplote predata zračenjem Količina toplote predata zračenjem se moţe odrediti iz slijedećeg izraza : Q 0 = Bg ∙ ηz ∙ IFo − IF2 ……………………………………………………………..………………(48) Q i = Q k + Q 0 ………………………………………………………………………………………..(49) Gdje je : Q k = 0 - toplota predata konvekcijom Bg – gasifikovana količina goriva(proračunata u stavci 2.6.1.) IFo - entalpija dimnih plinova na ulazu u loţište (izračunato u stavci 2.8.1.) IF2 - entalpija dimnih plinova na izlazu iz loţišta ηz - stepen izolovanosti kotla (izračunato u stavci 2.3.1.) Na osnovu već izračunatih podataka u prethodnim poglavljima,a koji su prema izrazu (48) potrebni za odreĎivanje entalpije IF2 , dobija se traţena entalpija za nominalni radni reţim kao : N N IF2 = IFO −

Q0 268944,9 kJ = 11759,35 − = 8039,33 BgN ∙ ηNz 72,66 ∙ 0,995 kg

Sada se moţe izračunati temperatura produkata sagorijevanja na kraju isparivača uz poznate N vrijednosti entalpije IF2 i koeficijenta viška vazduha λ za kraj loţišta na osnovu višestruke interpolacije .Postupak se odvija na slijedeći način: Pošto je λNiz = 1,27 slijede iz tabele 7.podaci : kJ

Za t’ =900℃ i λ1 = 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 7069,09 kg kJ

Za t’’ =1100℃ i λ1 = 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 8862,303 kg kJ

Za t’ =900℃ i λ2 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 7289,699 kg kJ

Za t’’ =1100℃ i λ2 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 9139,027 kg

38

Parni kotlovi II

Grafički rad

Za λ1 =1,25 ′ IN F2 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

8039,23 − 7069,09 𝑡1 − 900 = 8862,303 − 7069,09 1100 − 900 970,14 𝑡1 − 900 = 1793,213 200 108,2 = 𝑡1 − 900 𝑡1 = 1008,2°𝐶

Za λ2 =1,30 8039,23 − 7289,699 𝑡2 − 900 = 9139,627 − 7289,699 1100 − 900 749,531 𝑡2 − 900 = 1849,928 200 81,033 = 𝑡2 − 900 𝑡2 = 981,03°𝐶

Za λ =1,27

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

1,27 − 1,25 𝑡 − 1008,2 = 1,30 − 1,25 981,03 − 1008,2 0,02 𝑡 − 1008,2 = 0,05 −27,17 −10,868 = 𝑡 − 1008,2

𝑡𝐹2 = 997,332°𝐶

39

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.10. Temperature predajnika toplote Entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz pojedinog elemenata kotla, pregrijača, meĎupregrijača, zagrijača vode i zraka uopšteno se računa na slijedeći način :

IFiz = IFul − B

Q g ∙η z

…………………………………………………………………………….(50)

gdje je : IFiz - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz datog izmjenjivača IFul – entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz datog izmjenjivača Q - količina toplote predata u datom izmjenjivaču Bg – gasifikovana količina goriva(proračunata u stavci 2.6.1.) ηz - stepen izolovanosti kotla (izračunato u stavci 2.3.1.)

2.10.1. Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 3 za nominalni reţim rada Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare 3 se odreĎuje na osnovu tabele 7. višestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz pregrijača pare 3 funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta viška vazduha. Da bismo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare 3 potrebno je odrediti entalpiju Ipp 3 za nominalni reţim rada, pa je : QN

s3 N N Ipp 3 = IF2 − B N ∙η N …………………………………….………………………………………(51) g

z

Gdje je : IF2 - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz isparivača (izračunato u stavci 2.9.) 𝑄𝑠3 - količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare 3 (izračunato u stavci 2.7.5) Bg – gasifikovana količina goriva(proračunata u stavci 2.6.1.) ηz - stepen izolovanosti kotla (izračunato u stavci 2.3.1.)

Na osnovu izraza (51) dobija se entalpija na izlazu iz pregrijača pare 3 : N Ipp 3 = 8039,33 −

49938,7 kJ = 7348,58 72,66 ∙ 0,995 kg

40

Grafički rad

Parni kotlovi II

Sada se moţe izračunati temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare 3 uz N poznate vrijednosti entalpije Ipp 3 i koeficijenta viška vazduha λ za izlaz iz PP3 (tabela 10.,stavka 2), na osnovu višestruke interpolacije.Postupak se odvija na slijedeći način: Pošto je λNiz = 1,29 slijede iz tabele 7(*).podaci : kJ

Za t’ =900℃ i λ1 = 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 7069,09 kg Za t’’ =1100℃ i λ1 = 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 8862,303 Za t’ =900℃ i λ2 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 7289,699

kJ kg

kJ kg

Za t’’ =1100℃ i λ2 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 9139,027

kJ kg

Za λ1 =1,25 ′ IN pp 3 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

7348,58 − 7069,09 𝑡1 − 900 = 8862,303 − 7069,09 1100 − 900 279,49 𝑡1 − 900 = 1793,213 200 31,17 = 𝑡1 − 900 𝑡1 = 931,17°𝐶

Za λ2 =1,30 7348,58 − 7289,699 𝑡2 − 900 = 9139,627 − 7289,699 1100 − 900 58,881 𝑡2 − 900 = 1849,928 200 6,365 = 𝑡2 − 900 𝑡2 = 906,365°𝐶

41

Grafički rad

Parni kotlovi II Za λ =1,29

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

1,29 − 1,25 𝑡 − 931,17 = 1,30 − 1,25 906,365 − 931,17 0,04 𝑡 − 931,17 = 0,05 −24,804 −19,843 = 𝑡 − 931,17

𝑡𝑝𝑝 3 = 911,32°𝐶

2.10.2. Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 2 za nominalni reţim rada Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare 2 se odreĎuje na isti način kao kod pregrijača pare 3, na osnovu tabele 7.višestrukom interpolacijom. Dakle temperatura na izlazu iz pregrijača pare 2 funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta viška vazduha na izlazu iz pregrijača pare 2. Da bi se odredila temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare 2 potrebno je odrediti entalpiju Ipp 2 za nominalni reţim rada, pa je :

QN

s2 N N Ipp 2 = Ipp 3 − B N ∙η N ………………………………….…………………..……………………(52) g

z

Gdje je : Ipp 3 - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz PP3 (izračunato u stavci 2.10.1.) 𝑄𝑠2 - količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare 2 (izračunato u stavci 2.7.5) Bg – gasifikovana količina goriva(proračunata u stavci 2.6.1.) ηz - stepen izolovanosti kotla (izračunato u stavci 2.3.1.) Na osnovu izraza (52) dobija se entalpija na izlazu iz pregrijača pare 2 : N Ipp 2 = 7348,58 −

49938,7 kJ = 5061,13 72,66 ∙ 0,995 kg

42

Grafički rad

Parni kotlovi II

Sada se moţe izračunati temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare 2 uz N poznate vrijednosti entalpije Ipp 2 i koeficijenta viška vazduha λ za izlaz iz PP2 (tabela 10.,stavka 2), na osnovu višestruke interpolacije.Postupak se odvija na slijedeći način: Pošto je λNiz = 1,31 slijede iz tabele 7.(*) podaci : kJ

Za t’ =500℃ i λ1 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 3790,071 kg Za t’’ =700℃ i λ1 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 5349,214 Za t’ =500℃ i λ2 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 3902,25

kJ kg

kJ kg

Za t’’ =700℃ i λ2 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 5501,078

kJ kg

Za λ1 =1,30 ′ IN pp 2 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

5061,13 − 3790,071 𝑡1 − 500 = 5349,214 − 3790,071 700 − 500 1271,059 𝑡1 − 500 = 1559,14 200 𝑡1 = 663,046°𝐶

Za λ2 =1,35 5061,13 − 3902,25 𝑡2 − 500 = 5501,078 − 3902,25 700 − 500 1158,88 𝑡2 − 500 = 1598,828 200 𝑡2 = 644,966°𝐶 Za λ =1,31

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

1,31 − 1,30 𝑡 − 663,046 = 1,35 − 1,30 644,966 − 663,046

43

Grafički rad

Parni kotlovi II

0,01 𝑡 − 663,046 = 0,05 −18,08 𝑡𝑝𝑝 2 = 659,43°𝐶

2.10.3. Temperatura na izlazu iz meĎupregrijača pare za nominalni reţim rada Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz meĎupregrijača pare se odreĎuje na osnovu tabele 7.višestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz meĎupregrijača pare funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta viška vazduha na izlazu iz meĎupregrijača pare. Da bi se odredila temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz meĎupregrijača potrebno je odrediti entalpiju Imp za nominalni reţim rada, pa je : QN mp

165375

kJ

N N Imp = Ipp 2 − B N ∙η N = 5061,13 − 72,66∙0,995 = 4370,38 kg g

z

Pošto je λNiz = 1,33 slijede iz tabele 7.(*) podaci : kJ

Za t’ =500℃ i λ1 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 3790,071 kg kJ

Za t’’ =700℃ i λ1 = 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 5349,214 kg kJ

Za t’ =500℃ i λ2 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 3902,25 kg kJ

Za t’’ =700℃ i λ2 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 5501,078 kg Za λ1 =1,30 ′ IN mp −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

4370,38 − 3790,071 𝑡1 − 500 = 5349,214 − 3790,071 700 − 500 580,312 𝑡1 − 500 = 1559,14 200 𝑡1 = 574,439°𝐶

44

Grafički rad

Parni kotlovi II Za λ2 =1,35 4370,38 − 3902,25 𝑡2 − 500 = 5501,078 − 3902,25 700 − 500 468,13 𝑡2 − 500 = 1598,828 200 𝑡2 = 558,56°𝐶 Za λ =1,33

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

1,33 − 1,30 𝑡 − 574,439 = 1,35 − 1,30 559,56 − 574,439 0,03 𝑡 − 574,439 = 0,05 −15,879 𝑡𝑚𝑝 = 564,91°𝐶

2.10.4. Temperatura na izlazu iz pregrijača pare 1 za nominalni reţim rada QN

49938,7

kJ

s1 N N Ipp 1 = Imp − B N ∙η N = 4370,38 − 72,66∙0,995 = 3679,63 kg g

z

Pošto je λNiz = 1,35 slijede iz tabele 7.podaci : kJ

Za t’ =300℃ i λ = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 2290,374 kg Za t’’ =500℃ i λ = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 3902,25

kJ kg

Za λ =1,35 ′ IN pp 1 −I

I ′′ −I ′

=

t−t ′ t ′′ −t ′

3679,63 − 2290,374 𝑡1 − 300 = 3902,25 − 2290,374 500 − 300

45

Grafički rad

Parni kotlovi II 1389,25 𝑡1 − 300 = 1611,97 200 𝑡1 = 472,37°𝐶

2.10.5. Temperatura na izlazu iz zagrijača vode 2 za nominalni reţim rada Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode 2 se odreĎuje na osnovu tabele 7.višestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz zagrijača vode 2 funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta viška vazduha na izlazu iz ZV2. Da bismo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode 2 potrebno je odrediti entalpiju IZV 2 za nominalni reţim rada, pa je : N N IZV 2 = Ipp 1 −

QNZV 2 36582 kJ = 3679,63 − = 3173,632 N N Bg ∙ ηz 72,66 ∙ 0,995 kg

Pošto je λNiz = 1,37 slijede iz tabele 7.(*) podaci : kJ

Za t’ =300℃ i λ1 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 2290,374 kg kJ

Za t’’ =500℃ i λ1 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 3902,25 kg kJ

Za t’ =300℃ i λ2 = 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 2351,581kg kJ

Za t’’ =500℃ i λ2 = 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 4014,428 kg Za λ1 =1,35 ′ IN zv 2 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

3173,632 − 2290,374 𝑡1 − 300 = 3902,25 − 2290,374 500 − 300 883,25 𝑡1 − 300 = 1611,97 200 𝑡1 = 409,594°𝐶

46

Grafički rad

Parni kotlovi II Za λ2 =1,40 ′ IN zv 2 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

3173,632 − 2351,581 𝑡2 − 300 = 4014,428 − 2351,581 500 − 300 822,051 𝑡1 − 300 = 1662,847 200 𝑡1 = 398,873°𝐶 Za λ =1,37

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

1,37 − 1,35 𝑡 − 409,594 = 1,40 − 1,35 398,873 − 409,594 0,02 𝑡 − 409,594 = 0,05 −10,72 𝑡𝑍𝑉2 = 405,3°𝐶

2.10.6. Temperatura na izlazu iz zagrijača vode 1 za nominalni reţim rada Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode 1 se odreĎuje na osnovu tabele 7.višestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz zagrijača vode 1 funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta viška vazduha na izlazu iz ZV1. Da bismo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode 1 potrebno je odrediti entalpiju IZV 1 za nominalni reţim rada, pa je :

N N IZV 1 = IZV 2 −

QNZV 1 36582 kJ = 3173,632 − = 2667,63 BgN ∙ ηNz 72,66 ∙ 0,995 kg

Pošto je λNiz = 1,39 slijede iz tabele 7.(*) podaci : kJ

Za t’ =300℃ i λ1 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 2290,374 kg

47

Grafički rad

Parni kotlovi II kJ

Za t’’ =500℃ i λ1 = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 3902,25 kg kJ

Za t’ =300℃ i λ2 = 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 2351,581kg kJ

Za t’’ =500℃ i λ2 = 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 4014,428 kg Za λ1 =1,35 ′ IN zv 1 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

2667,63 − 2290,374 𝑡1 − 300 = 3902,25 − 2290,374 500 − 300 377,256 𝑡1 − 300 = 1611,97 200 𝑡1 = 346,82°𝐶

Za λ2 =1,40 ′ IN zv 1 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

2667,63 − 2351,581 𝑡2 − 300 = 4014,428 − 2351,581 500 − 300 316,049 𝑡2 − 300 = 1662,847 200 𝑡1 = 338,02°𝐶

Za λ =1,39

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

1,39 − 1,35 𝑡 − 346,82 = 1,40 − 1,35 338,02 − 346,82 0,04 𝑡 − 346,82 = 0,05 −8,8 𝑡𝑍𝑉1 = 339,78°𝐶

48

Grafički rad

Parni kotlovi II

2.10.7. Temperatura na izlazu iz zagrijača zraka 1 za nominalni reţim rada Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka 1 se odreĎuje na osnovu tabele 7.višestrukom interpolacijom,dakle temperatura na izlazu iz zagrijača zraka 1 funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta viška vazduha na izlazu iz zagrijča zraka 1. Da bismo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka 1 potrebno je odrediti entalpiju IZZ 1 za nominalni reţim rada, pa je : N N Izz 1 = Izv 1 −

QNzz 78756,9 kJ = 2667,7 − = 1578,34 N N Bg ∙ ηz 72,66 ∙ 0,995 kg

Pošto je λNiz = 1,44 slijede iz tabele 7.(*)podaci : kJ

Za t’ =100℃ i λ1 = 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 798,646 kg kJ

Za t’’ =200℃ i λ1 = 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 1614,002 kg Za t’ =100℃ i λ2 = 1,45 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′ = 822,909

kJ kg

Za t’’ =200℃ i λ2 = 1,45 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I ′′ = 1662,779

kJ kg

Za λ1 =1,40 ′ IN zz 1 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

1578,34 − 798,646 𝑡1 − 100 = 1614,002 − 798,646 200 − 100 779,69 𝑡1 − 100 = 815,356 100 𝑡1 = 195,62°𝐶

Za λ2 =1,45 ′ IN zz 1 −I

I ′′ −I ′

=

t 1 −t ′ t ′′ −t ′

49

Parni kotlovi II

Grafički rad

1578,34 − 822,909 𝑡2 − 100 = 1662,779 − 822,909 200 − 100 755,431 𝑡2 − 100 = 839,87 100 𝑡2 = 189,94°𝐶

Za λ =1,44

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

=

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

1,44 − 1,40 𝑡 − 195,62 = 1,45 − 1,40 189,94 − 195,62 0,04 𝑡 − 195,62 = 0,05 −5,68 𝑡𝑍𝑍1 = 191,07°𝐶

Provjera greške :

𝛥=

𝑡𝑍𝑍1 − 𝑡𝐿 191,07 − 180 ∙ 100 = ∙ 100 = 5,7 % 𝑡𝑍𝑍1 191,07

Gdje je : tzz1 – temperatura zraka na izlazu iz zagrijača zraka (dobijen proračunom) tL – temperatura zagrijanog zraka (dato postavkom zadatka)

50

Parni kotlovi II

Grafički rad

Slika 6. Lenz-ov dijagram ovisnosti temperature dimnih plinova o proračunatim količinama toplote

51

Grafički rad

Parni kotlovi II

3. PRORAČUN GLAVNIH DIMENZIJA LOŢIŠTA Glavne dimenzije loţišta se odreĎuje pomoću karakterističnih odnosa na taj način što će se usvojiti njihova vrijednost za nominalno opterećenje kotla. Za izabrano loţište, na osnovu izračunate donje toplotne moći goriva Hd iz tabele 4.24. strana 4.189. PK-Đurić ,uzimamo slijedeće vrijednosti : Q AF = 2325 − 3490 kW m3

Q VF = 115 − 150

kW m2

- specifično toplotno opterećenje površine poprečnog presjeka loţišta,

- specifično toplotno opterećenje loţišnog prostora (zapremine loţišta )

Iz usvojenog odnosa specifičnog toplotnog opterećenja loţišnog prostora Q VF = 135 kW m3

izračunava se zapremina loţišta iz izraza koji glasi : Q

790782 ,6

VF = Q N =

135

VF

= 5857,65 m3 ……………………...………………………………………..(53)

Na osnovu usvojene vrijednosti toplotnog opterećenja površine poprečnog presjeka loţišta : Q AF = 3490 Q

AF = Q N = AF

kW m2

790782 ,6 3490

= 226,58 m2 ……………………………………………………………………(54)

Sada nakon što smo izračunali površinu poprečnog presjeka loţišta i zapreminu loţišta, moţemo odrediti visinu istog, pa će biti: V

CF = A F = F

5857 ,65 226,58

= 25,85 m ………………………………………………………………………..(55)

Po preporuci se ide na to da se poveća visina kotla radi smanjenja poprečnog presjeka loţišta, pa zbog toga ću usvojiti visinu od 45 m . Iz površine poprečnog presjeka loţišta, vodeći računa o vrsti loţišta i da presjek treba da teţi a  kvadratu usvaja se odnos  F  1,03  , Parni kotlovi Đurić, str.4.25.  bF  Te na osnovu površine poprečnog presjeka loţišta, i odnosa a F /b F  , moţemo odrediti i ostale dvije dimenzije kotla, pa je: AF = aF · bF ................................................................................................................................(56) aF = 1,03 · bF (usvojeni odnos) Uvrštavanjem aF u izraz (56) dobija se površina poprečnog presjeka loţišta :

52

Grafički rad

Parni kotlovi II

AF = 1,03 · bF2 => bF =

𝐴𝐹 1,03

bF = 14,83 m , aF = 15,27 m ⇒ CF = 25,85 m

Strana

Prednja Desna Zadnja Lijeva Plafon

Tabela 11 . Površine zidova kotla (prvi slučaj) Ukupna površina koja je u Faktor Formula loţištu izloţena zračenju ekranisanja 2 Az ( m ) Ψ

aF · cF bF · cF aF · cF bF·cF aF · bF

Σ

394,7 383,35 394,7 383,35 226,45

0,65 0,65 0,65 0,65 0,65

1782,55

Ekvivalentna površina koja izmjenjuje toplotu 2 A= Az * Ψ ( m )

256,55 249,18 256,55 249,18 147,19 1158,65

S obzirom na usvojenu vrijednost visine cF , mijenjaju se i ostale dimenzije pa nove usvojene dimenzije kotla iznose : bF = 12 m , aF = 11 m ⇒ CF = 45 m

Strana

Prednja Desna Zadnja Lijeva Plafon Σ

Tabela 12. Površine zidova kotla (usvojene vrijednosti) Ukupna površina koja je u Faktor Ekvivalentna Formula loţištu izloţena zračenju ekranisanja površina koja 2 Az ( m ) Ψ izmjenjuje toplotu 2 A= Az * Ψ ( m )

aF · cF bF · cF aF · cF bF·cF aF · bF

495 540 495 540 132 2202

0,65 0,65 0,65 0,65 0,65

321,75 351 321,75 351 85,8 1431,3

53

Grafički rad

Parni kotlovi II

4. PRORAČUN OZRAČENE POVRŠINE

Proračun ozračene površine je sloţen i sastoji se od niza radnji koje je potrebno izvršiti da bi se tačno izvršilo odreĎivanje rasporeda temperatura u kotlu, tj.odreĎivanje stvarne temperature u loţištu kotla.Potrebno je prije odrediti nepoznate vrijednosti. Zato je ovaj dio proračuna prikazan kako slijedi: Faktor ekranisanja se računa kao odnos površine po cijevima odnosno : Ψ=

Ao Az

= 0,60 ÷ 0,80 ……………………………………………..…………..………………(57)

Relativna koordinata mjesta sa maksimalnom temperaturom računa se kao odnos : h

x = H = 0,3 (po preporuci)…………………………………………………………..………………(58) gdje je :h – rastojanje izmeĎu maksimalne temperature i dna kotla H – rastojanje izmeĎu plafona i dna kotla x – relativna koordinata mjesta sa maksimalnom temperaturom i zavisi od konstante loţišta i smještaja gorionika

Koeficijent temperaturnog polja loţišta (M), koji zavisi od vrste loţišta i njegove geometrije se računa kao: M= A + B·x ……………………….……………………………………………………………………(59) Gdje je : A; B – empirijski koeficijenti koji zavise od vrste goriva, za ugalj A=0,59; B=0,5 parni kotlovi Đurić str. 4.57. Pa je koeficijent temperaturnog polja M prema izrazu (59) jednak : M= 0,74 Debljina sloja koja zrači se računa kao :

𝑆=

3,6∙𝑉𝐹 𝐴𝑧

=

3,6∙5857 ,65 2202

= 9,58 𝑚 ………………………………………………………….(60)

Gdje je : Az - Ukupna, računski ozračena površina VF - Zapremina loţišta

54

Grafički rad

Parni kotlovi II s – debljina sloja koji zrači

Parcijalni pritisak troatomnih gasova koji zrače se računa: P=P

H2O W

+P

CO 2 W

+P

SO 2 W

= 0,3511 bar ………………….………………………………(61)

Gdje je : 𝑝𝐻2 𝑂 - parcijalni pritisak vodene pare 𝑝𝐶𝑂 2 - parcijalni pritisak ugljendioksida 𝑝𝑆𝑂 2 - parcijalni pritisak sumpordioksida Pojedini pracijalni pritisci se mogu izračunati preko slijedećih izraza :

𝑝𝐻2 𝑂 =

𝐻2 𝑂 𝑤 100

=

18,8900

𝑝𝐶𝑂 2 =

𝐶𝑂2 𝑤 100

=

16,1708 100

𝑆𝑂2 𝑤 100

𝑝𝑆𝑂 2 =

100

= 0,1889 𝑏𝑎𝑟 ……………………….……………………………………(62) = 0,1617 𝑏𝑎𝑟 ……………………………………………………………..(63)

0

= 100 = 0 𝑏𝑎𝑟 ……………………………………..…..………………………………(64)

Stefan Bolzmanova konstanta se odreĎuje iz slijedećeg izraza : QN

Bo = Q 1N = o

657298 ,53 268944 ,9

= 2,44 ………………………………………………………….…….………..(65)

Gdje je : QON =Qi – količina toplote prihvaćena u isparivaču (izračunato u stavci 2.7.4.) Q1N - ukupna količina toplote prihvaćena u loţištu 8izračunato u stavci 2.7.2.)

Iz tabele 4.23 str.4.185. Parni kotlovi Đurić usvajamo stepen crnoće loţišta,  1  0,972 . Pa se dobija stvarna temperatura u loţištu kao :

Tp1 =

T Fo ∙B 0,6 o

0,6 M∙ε0,6 1 +B o

=

1458 ,72+273,15 ∙2,44 0,6 0,74∙0,972 0,6 +2,44 0,6

= 942,11 ℃ ……………………..…………………..(66)

Gdje je : TFO – teoretska temperatura u loţištu (izračunato u stavci 2.8.) BO – Stefan-Boltzmann-ova konstanta M – koeficijent temp.polja loţišta 𝜀 1 – stepen crnoće loţišta

55

Grafički rad

Parni kotlovi II Koeficijent slabljenja zračenja za svijetli dio plamena se računa kao : c

kvs = 0,03 ∙ 2 − ε1 ∙ 0,0016 ∙ Tp1 − 0,5 ∙ h ............................................................................(67) kvs = 0,03 ∙ 2 − 0,972 ∙ 0,0016 ∙ 1215,12 − 0,5 ∙

30,52 2,44

= 0,56

gdje je : 𝜀 1 – stepen crnoće loţišta Tp1 – stvarna temperature u loţištu 𝑐 ℎ

- Odnos ugljika i vodika, tj. odnos sadrţaja komponenti u gorivu.

Koeficijent zračenja svijetlog dijela plamena: εvs = 1 − e−kvs ∙p∙s = 1 − 𝑒 −0,56∙0,3506∙9,58 = 0,85 …………………………………………………..(68) Koeficijent slabljenja zračenja za nesvijetli dio plamena: k nsv =

0,8+1,6∙P H 2O w ∙(1−0,00038 ∙ T p 1 ) S∙P

=

0,8+1,6∙0,1889 ∙ 1−0,00038 ∙1215,12 9,58∙0,3506

= 0,32 …………………..(69)

Koeficijent zračenja nesvijetlog dijela plamena: εnvs = 1 − e−knsv ∙p∙s = 1 − 𝑒 −0,32∙0,3506∙9,58 = 0,66…………………………………………………(70) Stepen crnoće plamena (efekat stepena crnoće plamena): εF = m ∙ εvs + 1 − m ∙ εnvs = 0,8 ∙ 0,85 + 1 − 0,8 ∙ 0,66 = 0,812 ........................................(71) Gdje je :m – koeficijent odnosa svijetlog dijela plamena u odnosu na nesvijetli (str.153 Stošić Tabela 14. ) i m=0,8 za sprašeni ugalj. Stepen crnoće potpuno ekranisanog loţišta sa sagorijevanjem u letu se računa kao:

ε1 = ε

εF F + 1−ε F ∙Ψ∙ξ

0,812

= 0,812+ 1−0,812

∙0,68∙0,45

= 0,934 ...............................................................(72)

Gdje je :   0,45 - Stepen zaprljanosti loţišta ekrana pri loţenju ugljenim prahom, (usvojeno iz Stošića-Parni kotlovi,tabela 15., strana 156. )

56

Grafički rad

Parni kotlovi II Pa se dobija korigovana temperatura :

Tp1 =

T Fo ∙B 0,6 o

0,6 M∙ε 0,6 1 +B o

1458 ,72+273,15

= 0,74∙0,934 0,6 +2,44 0,6 = 950,65 ℃

Koeficijent slabljenja zračenja za svijetli dio plamena u ovom slučaju bi bio: c

kvs = 0,03 ∙ 2 − ε1 ∙ 0,0016 ∙ Tp1 − 0,5 ∙ h = = 0,03 ∙ 2 − 0,934 ∙ 0,0016 ∙ 1223,65 − 0,5 ∙

30,52 2,44

= 0,583

Koeficijent zračenja svijetlog dijela plamena:

εvs = 1 − e−kvs ∙p∙s = 1 − 𝑒 −0,583∙0,3506 ∙9,57 = 0862 Koeficijent slabljenja zračenja za nesvijetli dio plamena:

k nsv =

0,8+1,6∙P H 2O W ∙(1−0,00038 ∙T p 1 ) S∙P

=

0,8+1,6∙0,1889 ∙ 1−0,00038 ∙1223 ,65 9,58∙0,3506

= 0,319

Koeficijent zračenja nesvijetlog dijela plamena:

εnsv = 1 − e−knvs ∙p∙s = 1 − 𝑒 −0,319∙0,3506 ∙9,58 = 0,662 Stepen crnoće plamena (efekat stepena crnoće plamena): εF = m ∙ εvs + 1 − m ∙ εnvs = 0,8 ∙ 0,862 + 1 − 0,8 ∙ 0,662 = 0,822 Stepen crnoće bi onda bio :

ε1 = ε

εF F+

1−ε F ∙Ψ∙ξ

0,822

= 0,822+ 1−0,822

∙0,65∙0,45

= 0,941

Pa je ozračena površina loţišta: 1,76∙10 10 ∙Q N o

A01 = M∙ε

3 1 ∙ξ∙T F 2 ∙T Fo

∙

3

1

∙ M2

T Fo TF 2

−1

2

.............................................................................(73)

57

Grafički rad

Parni kotlovi II 1,76∙10 10 ∙268944 ,9

A01 = 0,74∙0,941∙0,45∙1270 ,48∙1731 ,73 ∙

3

1

1731 ,72

0,74 2 1270 ,48

− 1 = 1423,002 m2

Provjera greške : 𝐴0 −𝐴01 𝐴0

=

1431 ,3−1423,002 1431 ,3

< 5% ……………………………………………………..………………(74)

0,579 % < 5% - zadovoljen uslov

58

Grafički rad

Parni kotlovi II

5.ODREĐIVANJE TEMPERATURE PARE NA ULAZU U PREGRIJAČ PARE 5.1.Temperatura pare na ulazu u pregrijač pare 3 Za odreĎivanje temperature pare na ulazu u pregrijač pare 3 potrebno je poznavati izlazne parametre koji se odreĎuju na osnovu postavke zadatka.Stanje pregrijane vodene pare na izlazu iz pregrijača pare tri je: is - entalpija na izlazu iz pregrijača pare, gdje ona na osnovu odobrenog pritiska po = 95(bar) i 𝑘𝐽

temperature t s = 500 ℃ se odreĎuje iz i-s dijagrama i njena vrijednost iznosi 3380𝑘𝑔 Q s3 = 49 938,7 kW - količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare 3 (izračunato u stavci 2.7.5)

D1N = 210

kg s

- produkcija kotla (data postavkom)

Parametre dijelom pregrrijane pare na ulazu u pregrijač pare 3 moţemo odrediti na osnovu poznatog pritiska pare, te na osnovu slijedećeg obrasca: 1 QN s3 DN 1

IpulPP 3 = Ipiz − 2 ∙

1 49938,7 210

= 3380 − 2 ∙

= 3261,09

kJ kg

………………………………………..(75)

Te sada na osnovu poznate entalpije IpulPP 3 i pritiska Po = 95(bar) moţemo odrediti temperaturu na ulazu u pregrijač pare tri, a to radimo višestrukom interpolacijom iz termodinamskih tablica za vodenu paru za pregrijano područje. Postupak interpolacije : 𝑍𝑎 𝑝 = 90 𝑏𝑎𝑟 → 𝑖 ′ = 3254

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑡 ′ = 450°𝐶

𝑘𝐽

𝑖 ′′ = 3281 𝑘𝑔

𝑍𝑎 𝑝 = 100 𝑏𝑎𝑟 → 𝑖 ′ = 3239

𝑡 ′′ = 460°𝐶

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑘𝐽

𝑖 ′′ = 3266 𝑘𝑔

𝑍𝑎 𝑝 = 90 𝑏𝑎𝑟

𝐼𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 3 −𝑖 ′ 𝑖 ′′ −𝑖 ′

𝑡 ′ = 450°𝐶 𝑡 ′′ = 460°𝐶

𝑡 −𝑡 ′

= 𝑡 ′′1−𝑡 ′ ........................................................................................(76)

59

Grafički rad

Parni kotlovi II

3261,09 − 3254 𝑡1 − 450 = 3281 − 3254 460 − 450 7,09 𝑡1 − 450 = 27 10 𝑡1 = 452,62°𝐶

𝑍𝑎 𝑝 = 100 𝑏𝑎𝑟

𝐼𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 3 − 𝑖 ′ 𝑡2 − 𝑡 ′ = 𝑖 ′′ − 𝑖 ′ 𝑡 ′′ − 𝑡 ′ 3261,09 − 3239 𝑡1 − 450 = 3266 − 3239 460 − 450 22,09 𝑡2 − 450 = 27 10 𝑡2 = 458,18°𝐶

𝑍𝑎 𝑝 = 95 𝑏𝑎𝑟

𝑝−𝑝 ′ 𝑝 ′′ −𝑝 ′

𝑡−𝑡 1

=𝑡

2 −𝑡 1

.............................................................................(77)

95 − 90 𝑡 − 452,62 = 100 − 90 458,18 − 452,62 5 𝑡 − 452,62 = 10 5,56 𝑡𝑃𝑃3𝑢𝑙 = 455,4°𝐶

60

Grafički rad

Parni kotlovi II

5.2.Temperatura pare na ulazu u pregrijač pare 2 Parametri pregrijane pare na ulazu u pregrijač pare dva moţe se odrediti na osnovu izraza :

1 QNs2 1 49938,7 kJ IpulPP 2 = IpizPP 2 − ∙ N = 3261,09 − ∙ = 3142,18 2 D1 2 210 kg Gdje je : IpizPP 2 = IpulPP 3 = 3261,09

kJ kg

Na osnovu poznate entalpije IpulPP 2 i pritiska po = 95 (bar) moţemo odrediti temperaturu na ulazu u pregrijač pare dva, a to radimo višestrukom interpolacijom iz termodinamskih tablica za vodenu paru za pregrijano područje, isto kao prethodni postupak :

𝑍𝑎 𝑝 = 90 𝑏𝑎𝑟 → 𝑖 ′ = 3114

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑖 ′′ = 3172

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑍𝑎 𝑝 = 100 𝑏𝑎𝑟 → 𝑖 ′ = 3093

𝑡 ′ = 400°𝐶 𝑡 ′′ = 420°𝐶

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑘𝐽

𝑖 ′′ = 3154 𝑘𝑔

𝑍𝑎 𝑝 = 90 𝑏𝑎𝑟

𝐼𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 2 −𝑖 ′ 𝑖 ′′ −𝑖 ′

𝑡 ′ = 400°𝐶 𝑡 ′′ = 420°𝐶

𝑡 −𝑡 ′

= 𝑡 ′′1−𝑡 ′ ........................................................................................(78)

3142,18 − 3114 𝑡1 − 400 = 3172 − 3114 420 − 400 28,18 𝑡1 − 400 = 58 20 𝑡1 = 409,71°𝐶

𝑍𝑎 𝑝 = 100 𝑏𝑎𝑟

𝐼𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 2 − 𝑖 ′ 𝑡2 − 𝑡 ′ = ′′ 𝑖 ′′ − 𝑖 ′ 𝑡 − 𝑡′

61

Grafički rad

Parni kotlovi II 3142,18 − 3093 𝑡1 − 400 = 3154 − 3093 420 − 400 49,18 𝑡2 − 400 = 61 20 𝑡2 = 416,12°𝐶

𝑝−𝑝 ′

𝑍𝑎 𝑝 = 95 𝑏𝑎𝑟

𝑝 ′′ −𝑝 ′

𝑡−𝑡 1

=𝑡

2 −𝑡 1

.............................................................................(79)

95 − 90 𝑡 − 409,71 = 100 − 90 416,12 − 409,71 5 𝑡 − 409,71 = 10 6,42 𝑡𝑃𝑃3𝑢𝑙 = 412,92°𝐶

5.3. Temperatura pare na ulazu u pregrijač pare 1 Za pregrijač pare jedan uzima se ulazna temperatura kao temperatura zasićenja u bubnju za pritisak po = 95 bar (koji je dat postavkom zadatka) iz termodinamičkih tablica za zasićeno područje . U bubnju kotla se odvaja parna faza od tečne i samo pregrijana para ulazi u turbine gdje se dalje vrši transformacija energije. Na osnovu tablica, temperature na ulazu u pregrijač pare jedan bi bila : tz = tpulPP1 = 307,32 °C

62

Grafički rad

Parni kotlovi II

6. TEMPERATURA PARE NA ULAZU U MEĐUPREGRIJAČ PARE Za odreĎivanje temperature vodene pare na ulazu u meĎupregrijač pare potrebno je poznavati izlazne parametre koji se odreĎuju na osnovu postavke zadatka.Stanje pregrijane vodene pare na izlazu iz meĎupregrijača pare je : -

temperature na izlazu tMPizl = 495°C i pizl = 46 bar pa je entalpija na osnovu tih parametara jednaka iMPizl = 3460

𝑘𝐽 𝑘𝑔

-

QMP =165 375 kW – količina toplote prihvaćena u meĎupregrijaču pare (izračunato u stavci 2.7.6.)

-

D1N = 210

kg s

- produkcija kotla (data postavkom)

Parametre pregrijane pare na ulazu u meĎupregrijač pare moţemo odrediti na osnovu poznatog pritiska pare, te na osnovu slijedećeg obrasca: 1 QN MP DN 1

IMPul = IMPiz − 2 ∙

1 165375 210

= 3460 − 2 ∙

= 3066,25

kJ kg

……………………. ………………….(80)

Sada na osnovu poznate entalpije IMPpul i pritiska pMP = 46 (bar) moţemo odrediti temperaturu na ulazu u meĎupregrijač pare, a to radimo višestrukom interpolacijom iz termodinamskih tablica za vodenu paru za pregrijano područje. Postupak interpolacije : 𝑍𝑎 𝑝 = 45 𝑏𝑎𝑟 → 𝑖 ′ = 3049

𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑘𝐽

𝑖 ′′ = 3075 𝑘𝑔

𝑍𝑎 𝑝 = 50 𝑏𝑎𝑟 → 𝑖 ′ = 3036

𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑘𝐽

𝑖 ′′ = 3090 𝑘𝑔

𝑡 ′ = 340°𝐶 𝑡 ′′ = 350°𝐶

𝑡 ′ = 350°𝐶 𝑡 ′′ = 360°𝐶

63

Grafički rad

Parni kotlovi II

𝑍𝑎 𝑝 = 45 𝑏𝑎𝑟

𝐼𝑝𝑢𝑙𝑀𝑃 −𝑖 ′ 𝑖 ′′

−𝑖 ′

𝑡 −𝑡 ′

= 𝑡 ′′1−𝑡 ′ ........................................................................................(81)

3066,25 − 3049 𝑡1 − 340 = 3075 − 3049 350 − 340 17,25 𝑡1 − 340 = 26 10 𝑡1 = 346,63°𝐶

𝑍𝑎 𝑝 = 100 𝑏𝑎𝑟

𝐼𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 2 − 𝑖 ′ 𝑡2 − 𝑡 ′ = 𝑖 ′′ − 𝑖 ′ 𝑡 ′′ − 𝑡 ′ 3066,25 − 3036 𝑡1 − 350 = 3090 − 3036 360 − 350 30,25 𝑡2 − 350 = 54 10 𝑡2 = 355,6°𝐶

𝑍𝑎 𝑝 = 46 𝑏𝑎𝑟

𝑝−𝑝 ′ 𝑝 ′′

−𝑝 ′

𝑡−𝑡 1

=𝑡

2 −𝑡 1

.............................................................................(82)

46 − 45 𝑡 − 346,63 = 50 − 45 355,6 − 346,63 1 𝑡 − 346,63 = 5 8,972 𝑡𝑀𝑃𝑢𝑙 = 348,42°𝐶 Zbog nesrazmjerno dobijene vrijednosti koja ne odgovara optimalnom radu meĎupregrijača pare,za temperaturu na ulazu u meĎupregrijač pare se uzima vrijednost za pritisak u meĎupregrijaču p =46 bar temperature zasićenja tz = 258,75 °C i na tu vrijednost dodaje vrijednost od 10 °C , pa je tMPul= 268,75 °C .

64

Parni kotlovi II

Grafički rad

7. PRORAČUN KOTLOVSKIH ELEMENATA 7.1. Toplotni proračun pregrijača pare tri Toplotni proračun pregrijača pare zahtijeva prije svega odreĎivanje dimenzija ovog kotlovskog elemnta. Prvo što treba da se uradi jeste to da se usvoji prečnik cijevi, zatim broj cijevi u jednoj zmiji, broj zmija i broj zavjesa, zatim širinu dimnog kanala, pa će biti: ds = 57 mm - spoljašnji prečnik cijevi; du = 50 mm - unutrašnji prečnik cjevovoda; n1 = 2 - broj cijevi u jednoj zmiji; nz = 2 - broj zmija; n = 80 - broj zavjesa; l = b = a= 12 m - dubina dimnog kanala. 𝑙

s1 = = 0,15 m 𝑛

Količina toplote predata u pregrijaču pare tri (izračunato u stavci 2.7.5) je: Q s3 = 49 938,7 kW Temperatura dijelom pregrijane pare na ulazu u pregrijač pare tri (izračunato u stavci 5.1) je: t pulPP 3 = 455,4 ℃ Temperatura pregrijane pare na izlazu iz pregrijača pare tri (dato postavkom zadatka) je: t pizPP 3 = 500 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na ulazu u pregrijač pare tri (izračunato u stavci 2.9.) je: t gulPP 3 = t F2 = 997,33 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare tri (izračunato u stavci 2.10.1) iznosi : t giz = t PP 3 = 911,33 ℃ Površina cijevnog registra pregrijača pare tri je: Ap = ds ∙ π ∙ n1 ∙ nz ∙ n ∙ l = 687,28 m2 …………………………………………………………..(83) gdje su veličine u izrazu (83) već navedene u tekstu iznad.

65

Grafički rad

Parni kotlovi II Sa druge strane površinu računamo kao: Aop =

QN s3 k∙∆tsrln

Gdje je : QNs3

…………………………………………………………………………………………(84) - količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare tri (stavka 2.7.4)

k - ukupni koeficijent prelaza toplot Δtsrlog – logaritamska srednja temperatura Srednja logaritamska temperatura se odreĎuje na sliedeći način: ∆tsrln =

∆tv −∆tm ∆ ln ∙ tv

..........................................................................................................................(85)

∆tm

Gdje je :

∆tv − razlika temperatura medija (prod.sagorijevanja – para) na ulazu u PP3 ∆tm − razlika temperatura medija (prod.sagorijevanja – para) na izlazu iz PP3

𝛥𝑡𝑣 = 𝑡𝑔𝑢𝑙 − 𝑡𝑝𝑝𝑖𝑧 = 997,33 − 500 = 497,33 ℃ 𝛥𝑡𝑚 = 𝑡𝑔𝑖𝑧 − 𝑡𝑝𝑝𝑢𝑙 = 911,33 − 455,4 = 497,33 ℃

Slika 7. Dijagram raspodjele temperatura za PP3

66

Grafički rad

Parni kotlovi II Pa je u ovom slučaju logaritamska srednja temperatura jednaka :

∆tsrln =

497,33 − 455,93 = 476,41 ℃ 497,33 ln 455,93

Slijedeće što je nepoznato u jednačini (84) jeste koeficijent prijenosa toplote, a njega odreĎujemo na slijedeći način:

k=

1 1 1 +R+ α1 α2

........................................................................................................................(86)

gdje je : R – toplotni otpor kroz stijenku cijevi, te toplotni otpor usljed zaprljanosti α1 – koeficijent prenosa toplote sa produkata sagorijevanja na zid α2 – koeficijent prenosa toplote sa stjenke cijevi na vodenu paru Toplotni otpor se računa prema izrazu : 𝑅 = 𝑅𝑂 ∙ 𝐶𝑑 + 𝛥𝑅 .......................................................................................................................(87) Gdje je : RO - Početni koeficijent zaprljanosti cijevi u koridornom rasporedu pri sagorijevanju čvrstog goriva i odreĎuje se na osnovu brzine gasa na strani 4.117 Parni kotlovi Đurić. ΔR - Popravni koeficijent zaprljanosti, odreĎuje se iz tabele 4.11 str.4.118 P.K.Đurić Cd - Korekcioni faktor za odreĎivanje koeficijenta zaprljanosti pri sagorijevanju čvrstih goriva,kojeg odredujemo na osnovu vanjskog prečnika cijevi ds = 57 mm (Cd = 1,55 slika 4.115 str.4.118) RO =0,1·10-2 , Cd =1,55 , ΔR =0,00172 𝑅 = 𝑅𝑂 ∙ 𝐶𝑑 ∙ +𝛥𝑅 = 0,1 ∙ 10−2 ∙ 1,55 + 0,00172 Koeficijent prelaza toplote sa produkata sagorijevanja na zid se računa kao: α1 = α1k + α1z ..........................................................................................................................(88) Gdje je : α1z − koeficijent prijelaza toplote zračenjem α1k − koeficijent prijelaza toplote konvekcijom α1z =

α CO 2 +αH 2O t gul −t giz

.........................................................................................................................(89)

67

Grafički rad

Parni kotlovi II

Gdje je : αCO 2 , αH2O − koeficijent prelaza toplote usljed zračenja troatomnih gasova

αCO 2 = 11,2 ∙ s ∙ pCO 2

0,4

0,01 ∙ t gsr

3,1

....................................................................................(90)

Gdje je : s=0,8 – za ugljeve (po preporuci iz Parni kotlovi -Đurić ) tgsr – srednja aritmetička vrijednost temperature za gasove na ulazu i izlazu iz PP3 pCO 2 = 0,1617 – parcijalni pritisak ugljendioksida (izračunato u stavci 3) Ova temperatura se računa prema izrazu : 𝑡𝑔𝑠𝑟 =

𝑡 𝑔𝑢𝑙 −𝑡 𝑔𝑖𝑧 2

=

997,33+911,3 2

= 954,33 °𝐶 ................................................................................(91)

Na osnovu izraza (90) i poznato tgsr dobija se koeficijent prelaza toplote usljed zračenja ugljendioksida kao :

αCO 2 = 11,2 ∙ 0,8 ∙ 0,1617 ∙ 0,8

0,4

0,01 ∙ 954,33

3,1

= 4306,19

W m2

Slično tome računa se i koeficijent prelaza topline usljed zračenja vodene pare :

αH2O = 1,31 ∙ 𝑠 ∙ 40 − 71,4 ∙ 𝑝𝐻2𝑂 ∙ 𝑠 0,01 ∙ 𝑡𝑔𝑠𝑟

1,38∙ 𝑝 𝐻 2𝑂 ∗𝑆 3

2,37+

..............................................(92)

gdje je : s=0,8 – za ugljeve (po preporuci iz Parni kotlovi -Đurić ) tgsr – srednja aritmetička vrijednost temperature za gasove na ulazu i izlazu iz PP3 pH 2 O = 0,1889 – parcijalni pritisak vodene pare (izračunato u stavci 3)

αH2O = 1,31 ∙ 0,8 ∙ 40 − 71,4 ∙ 0,1889 ∙ 0,8 ∙ 0,01 ∙ 954,33

1,38∙ 0,1889∙0,8 2,37+ 3

= 16907,07

𝑊 𝑚2

Pa je prema izrazu (89) uz izračunate vrijednosti :

α1z =

4306,19 + 16907,07 W = 246,66 997,33 − 911,33 m2 K

Usvaja se koridorni raspored cijevi pa se traţi koeficijent prelaza toplote konvekcijom α1k .

68

Grafički rad

Parni kotlovi II

α1k = CZ ∙ CΦ ∙ α1d ...................................................................................................................(93) gdje je : α1d − Koeficijent prijelaza toplote,koji je u funkciji od brzine produkata sagorijevanja i spoljašnjeg prečnika cijevi, dobijen sa nomograma za koridorni raspored cijevi, Parni kotlovi Đurić str.4.95.





C  f t g .SR ; rH 2O - koeficijent koji očitavamo iz dijagrama, Parni kotlovi Đurić str.4.95, i on je u funkciji od srednje temperature produkata sagorijevanja i relativnog i zapreminskog udjela H 2 O  u produktima sagorijevanja i on iznosi 𝐶𝛷 = 1,05 za 𝑡𝑔𝑠𝑟 = 954,33 °𝐶 i 𝑟𝐻2 𝑂 CZ = 0,95 − Koeficijent koji se očitava iz dijagrama, Parni kotlovi Đurić str.4.95,i koji je u funkciji od broja redova po dubini z= 5 Koeficijent α1d se odreĎuje na osnovu brzine produkata sagorijevanja pa je potrebno izračunati tu vrijednost. Tu se koristi izraz koji slijedi : wg =

BN g ∙V RV ∙ 273+t gsr 273∙f g

...............................................................................................................(94)

Gdje je : BgN - gasifikovana količina goriva (izračunata u stavci 2.6.1) VRW - količina vlaţnih produkata sagorijevanja (uzima se iz tabele 4. Stavka 1.3.2. za odreĎenu vrijednost koeficijenta viška vazduha λ tgsr - srednja aritmetička vrijednost temperature za gasove na ulazu i izlazu iz PP3 fg - srednji poprečni presjek za prolaz produkata sagorijevanja

fg = Af − ds ∙ n ∙ l = 12 ∙ 12 − 0,057 ∙ 80 ∙ 12 = 89,28 m2 ........................................................(95) VRW se dobija procesom interpolacije iz tabele 4. ovog rada za λiz PP3 (stavka 1.3.2) 𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

𝑉

= 𝑉 𝑅𝑊

−𝑉𝑅𝑊 1

𝑅𝑊 2 −𝑉𝑅𝑊 1

...................................................................................................................(96)

1,29 − 1,25 𝑉𝑅𝑊 − 5,285 = 1,30 − 1,25 5,472 − 5,285 0,04 𝑉𝑅𝑊 − 5,285 𝑚3 = → 𝑉𝑅𝑊 = 5,4346 0,05 0,187 𝑘𝑔 Pa se za sve poznate vrijednosti na osnovu izraza (94) dobija brzina produkata sagorijevanja:

69

Grafički rad

Parni kotlovi II 72,66∙5,4346 ∙ 273+954,33

wg =

273∙89,28

=19,88

Očitava se vrijednost koeficijenta α1d iz Pk – Đurić str.4.95 za brzinu produkata sagorijevanja i usvojeni vanjski prečnik cijevi : W m2 K

α1d = 95

Uz izračunate vrijednosti potrebne za dobijanje koeficijenta prelaza toplote α1k slijedi : α1k = 0,95 ∙ 1,05 ∙ 95 = 94,76

W m2 K

Odnosno koeficijent prijelaza toplote sa produkata sagorijevanja na stjenku cijevi je prema izrazu (88) jednak: α1 = 246,66 + 94,76 = 341,42

W m2 K

Slijedeće što je nepoznato jeste koeficijent prijelaza toplote sa stjenke cijevi na vodenu paru, a njega odreĎujemo na sledeći način: 𝛼2 = 𝐶𝑑1 ∙ 𝛼2′ .............................................................................................................................(97) Gdje je : Cdi = 0,89 − koeficijent koga očitama iz Parnih kotlova Đurić, na str.4.99. i on je u funkciji od unutrašnjeg prečnika cijevi, α′2 = f ppsr , t psr , Wp − koeficijent koga očitamo iz nomograma na str.4.99., Parni kotlovi Đurić i on je u funkciji od srednjeg pritiska i srednje temperature pare i sr. brzine pare Srednja brzina pare se odreĎuje na osnovu jednačine kontinuiteta, pa će biti : wp =

DN 1 ∙νp Av

gdje je :

...........................................................................................................................(98)

𝑘𝑔

D1 = 210 𝑠 – produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka vp – specifična zapremina pare za srednji pritisak pO =95bar i temperaturu tpsr =486,18 °C

𝑡𝑝𝑠𝑟 =

𝑡 𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 3 +𝑡 𝑝𝑖𝑧𝑃𝑃 3 2

=

472,37+500 2

= 486,18 °𝐶 …………………………………………………..(99)

Proces interpolacije :

70

Grafički rad

Parni kotlovi II 𝑝−𝑝 1 𝑝 2 −𝑝 1

=

𝑣 ′ −𝑣1

.............................................................................................................(100)

𝑣2 −𝑣1

95 − 90 𝑣 ′ − 0,03552 = 100 − 90 0,03680 − 0,03552 5 𝑣 ′ − 0,03552 𝑚3 = → 𝑣 ′ = 0,03616 10 0,00128 𝑘𝑔 95 − 90 𝑣 ′′ − 0,03163 = 100 − 90 0,03281 − 0,03163 5 𝑣 ′′ − 0,03163 𝑚3 = → 𝑣 ′′ = 0,03222 10 0,00118 𝑘𝑔

𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

=

𝑣−𝑣1

......................................................................................................................(101)

𝑣2 −𝑣1

486,18 − 480 𝑣 − 0,03616 = 500 − 480 0,03222 − 0,03616 6,18 𝑣 − 0,03616 𝑚3 = → 𝑣 = 0,03494 20 −0,003494 𝑘𝑔 d 2u ∙π 4

Av = n1 ∙ n ∙

= 0,314 m2 ...............................................................................................(102)

Pa je na osnovu izraza (98) : wp =

210∙0,03494 0,314

= 15,57

m s

Sada iz nomograma na str.4.99., Parni kotlovi Đurić očitamo vrijednost koeficijenta prelaza toplote sa zida cijevi na vodenu paru i on iznosi: α′2 = 2250

W m2 K

Te sada slijedi iz izraza (97) da je koeficijent prelaza toplote sa zida na vodenu paru : 𝛼2 = 2002,5

W m2 K

Odnosno moţe se odrediti koeficijent prenosa toplote prema izrazu (86), i on iznosi:

71

Grafički rad

Parni kotlovi II

𝑘=

1 1 1 341,42 + 0,00328 + 2002,5

=

1 𝑊 = 149,09 2 0,0067073 𝑚 𝐾

Odnosno slijedi iz izraza (84) da je površina: Aop =

49938,7 = 703,085 m2 149,09 ∙ 476,41

Provjera greške : 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0

< 5% =

687,28−703,085 687,28

2,24 % < 5 % - zadovoljen uslov

7.2. Toplotni proračun pregrijača pare dva Prvo što treba da se uradi jeste to da se usvoji prečnik cijevi, zatim broj cijevi u jednoj zmiji, broj zmija i broj zavjesa, zatim širinu dimnog kanala, pa će biti: ds = 57 mm - spoljašnji prečnik cijevi; du = 50 mm - unutrašnji prečnik cjevovoda; n1 = 3 - broj cijevi u jednoj zmiji; nz = 4 - broj zmija; n = 90 - broj zavjesa; l = b = a= 12 m - dubina dimnog kanala. 𝑙

s1 = = 0,13 m 𝑛

Količina toplote predata u pregrijaču pare dva (izračunato u stavci 2.7.5) je: Q s2 = 49 938,7 kW Temperatura dijelom pregrijane pare na ulazu u pregrijač pare dva(izračunato u stavci 5.2) je: t pulPP 2 = 412,92 ℃ Temperatura pregrijane pare na izlazu iz pregrijača pare dva (izračunato u stavci 5.1) je:

72

Grafički rad

Parni kotlovi II t pizPP 2 = 455,4 ℃

Temperatura produkata sagorijevanja na ulazu u pregrijač pare dva (izračunato u stavci 2.10.1.) je: t gulPP 2 = 911,33 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare dva (izračunato u stavci 2.10.2) iznosi : t giz = 659,43 ℃ Površina cijevnog registra pregrijača pare dva je: Ap = ds ∙ π ∙ n1 ∙ nz ∙ n ∙ l = 2319,58 m2 ………………………………………………………..(103) gdje su veličine u izrazu (103) već navedene u tekstu iznad.

Sa druge strane površinu računamo kao: Aop =

QN s2 k∙∆tsrln

………………………………………………………………………………………(104)

Gdje je : QNs2 - količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare dva (stavka 2.7.4) k - ukupni koeficijent prelaza toplote Δtsrlog – logaritamska srednja temperatura

Srednja logaritamska temperatura se odreĎuje na slijedeći način:

∆tsrln =

∆tv −∆tm ∆ ln ∙ tv

............................................................................................................(105)

∆tm

Gdje je :

∆tv − razlika temperatura medija (prod.sagorijevanja – para) na ulazu u PP2 ∆tm − razlika temperatura medija (prod.sagorijevanja – para) na izlazu iz PP2

𝛥𝑡𝑣 = 𝑡𝑔𝑢𝑙 − 𝑡𝑝𝑝𝑖𝑧 = 911,33 − 455,4 = 455,93 ℃ 𝛥𝑡𝑚 = 𝑡𝑔𝑖𝑧 − 𝑡𝑝𝑝𝑢𝑙 = 659,43 − 412,92 = 246,51 ℃

73

Grafički rad

Parni kotlovi II

Slika 8. Dijagram raspodjele temperatura za PP2

∆tsrln =

455,93 − 246,51 = 340,57 ℃ 455,93 ln 246,51

Slijedeće što je nepoznato u jednačini (104) jeste koeficijent prijenosa toplote, a njega odreĎujemo na slijedeći način:

k=

1 1 1 +R+ α1 α2

........................................................................................................................(106)

gdje je : R – toplotni otpor kroz stijenku cijevi, te toplotni otpor usljed zaprljanosti α1 – koeficijent prenosa toplote sa produkata sagorijevanja na zid α2 – koeficijent prenosa toplote sa stjenke cijevi na vodenu paru # NAPOMENA Dalji postupak proračuna se ponavlja kao u stavci 7.1. i zbog toga je dalje dat samo skraćeni proračun ostalih kotlovskih elemenata, kako slijedi redom.

74

Grafički rad

Parni kotlovi II 𝑅 = 𝑅𝑂 ∙ 𝐶𝑑 ∙ +𝛥𝑅 = 0,01 α1 = α1k + α1z α1z =

α CO 2 +αH 2O t gul −t giz

𝑡𝑔𝑠𝑟 = 785,38 °𝐶

αCO 2 = 11,2 ∙ 0,8 ∙ 0,1617 ∙ 0,8

0,4

0,01 ∙ 785,38

3,1

= 2353,82

αH2O = 1,31 ∙ 0,8 ∙ 40 − 71,4 ∙ 0,1889 ∙ 0,8 ∙ 0,01 ∙ 785,38

α1z =

W m2

1,38∙ 0,1889∙0,8 2,37+ 3

= 18223,85

𝑊 𝑚2

2353,82 + 18223,85 W = 81,689 2 911,3 − 659,43 m K

Usvaja se koridorni raspored cijevi pa se traţi koeficijent prelaza toplote konvekcijom α1k . α1k = CZ ∙ CΦ ∙ α1d Usvojeno je : α1d = 90

W m2

, CZ = 0,95 , CΦ = 1,06

fg = Af − ds ∙ n ∙ l = 12 ∙ 12 − 0,057 ∙ 90 ∙ 12 = 82,44 m2

𝑉𝑅𝑊 = 5,5094

wg =

𝑚3 𝑘𝑔

72,66∙5,5094∙ 273+785,,38 273∙82,44

=18,82

Očitava se vrijednost koeficijenta α1d iz Pk – Đurić str.4.95 za brzinu produkata sagorijevanja i usvojeni vanjski prečnik cijevi : α1d = 90

W m2 K

α1k = 0,95 ∙ 1,06 ∙ 90 = 90,63

W m2 K

75

Grafički rad

Parni kotlovi II

α1 = 81,68 + 90,63 = 172,319

W m2 K

𝛼2 = 𝐶𝑑1 ∙ 𝛼2′ Cdi = 0,89 − koeficijent koga očitama iz Parnih kotlova Đurić, na str.4.99. i on je u funkciji od unutrašnjeg prečnika cijevi,

𝑡𝑝𝑠𝑟 =

𝑡 𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 2 +𝑡 𝑝𝑖𝑧𝑃𝑃 2 2

𝑣 = 0,02956

𝑚3 𝑘𝑔

Av = n1 ∙ n ∙

d 2u ∙π 4

wp =

210∙0,02956 0,529

=

412,92+455,4 2

= 434,16 °𝐶

= 0,529 m2

= 11,715

m s

Sada iz nomograma na str.4.99., Parni kotlovi Đurić očitamo vrijednost koeficijenta prelaza toplote sa zida cijevi na vodenu paru i on iznosi: W m2 K W 𝛼2 = 1602 m2 K α′2 = 1800

𝑘=

1 1 1 172,319 + 0,01 + 1602

Aop =

= 60,87

𝑊 𝑚2 𝐾

49938,7 = 2408,89 m2 60,87 ∙ 340,575

Provjera greške : 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0

< 5% =

2319,58−2408 ,89 2319,59

3,85 % < 5 % - zadovoljen uslov

76

Parni kotlovi II

Grafički rad

7.3. Toplotni proračun meĎupregrijača pare Prvo što treba da se uradi jeste to da se usvoji prečnik cijevi, zatim broj cijevi u jednoj zmiji, broj zmija i broj zavjesa, zatim širinu dimnog kanala, pa će biti: ds = 50 mm - spoljašnji prečnik cijevi; du = 46 mm - unutrašnji prečnik cjevovoda; n1 =8 - broj cijevi u jednoj zmiji; nz = 8 - broj zmija; n = 100 - broj zavjesa; l = b = a= 12 m - dubina dimnog kanala. 𝑙

s1 = = 0,12 m 𝑛

Količina toplote predata u meĎupregrijaču pare (izračunato u stavci 2.7.6) je: Q s2 = 165375 kW Temperatura dijelom pregrijane pare na ulazu u meĎupregrijač pare (izračunato u stavci 6.) je: t pulMP = 268,75 ℃ Temperatura pregrijane pare na izlazu iz meĎupregrijača pare (izračunato u stavci 2.5) je: t pizMP = 495 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na ulazu u meĎupregrijač pare (izračunato u stavci 2.10.2.) je: t gulM P = 659,43 ℃

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz meĎupregrijača pare (izračunato u stavci 2.10.3) iznosi : t giz = 564,91 ℃ Površina cijevnog registra meĎupregrijača pare je: Ap = ds ∙ π ∙ n1 ∙ nz ∙ n ∙ l = 2319,58 m2 ………………………………………………………..(107) gdje su veličine u izrazu (103) već navedene u tekstu iznad.

77

Grafički rad

Parni kotlovi II Sa druge strane površinu računamo kao: QN

Aop = k∙∆MP

tsrln

………………………………………………………………………………………(108)

Gdje je : QNMP - količina toplote prihvaćena u meĎupregrijaču pare (stavka 2.7.6) k - ukupni koeficijent prelaza toplote Δtsrlog – logaritamska srednja temperatura

𝛥𝑡𝑣 = 564,91 − 268,75 = 296,16 ℃ 𝛥𝑡𝑚 = 659,43 − 495 = 164,43 ℃

Slika 9. Dijagram raspodjele temperatura za MP

Pa je logaritamska srednja vrijednost temperature :

∆tsrln =

296,16 − 164,43 = 223,878 ℃ 296,16 ln 164,43

Slijedeće što je nepoznato u jednačini (108) jeste koeficijent prijenosa toplote, a njega odreĎujemo na slijedeći način:

78

Grafički rad

Parni kotlovi II

k=

1 1 1 +R+ α1 α2

........................................................................................................................(109)

gdje je : R – toplotni otpor kroz stijenku cijevi, te toplotni otpor usljed zaprljanosti α1 – koeficijent prenosa toplote sa produkata sagorijevanja na zid α2 – koeficijent prenosa toplote sa stjenke cijevi na vodenu paru

𝑅 = 𝑅𝑂 ∙ 𝐶𝑑 ∙ +𝛥𝑅 = 0,00125 α1 = α1k + α1z α1z =

α CO 2 +αH 2O t gul −t giz

𝑡𝑔𝑠𝑟 = 612,17 °𝐶

αCO 2 = 11,2 ∙ 0,8 ∙ 0,1617 ∙ 0,8

0,4

0,01 ∙ 612,17

3,1

= 1087,249

αH2O = 1,31 ∙ 0,8 ∙ 40 − 71,4 ∙ 0,1889 ∙ 0,8 ∙ 0,01 ∙ 612,17

α1z =

W m2

1,38∙ 0,1889∙0,8 2,37+ 3

= 4879,17

𝑊 𝑚2

1087,249 + 4879,17 W = 63,123 2 659,43 − 564,91 m K

Usvaja se koridorni raspored cijevi pa se traţi koeficijent prelaza toplote konvekcijom α1k . α1k = CZ ∙ CΦ ∙ α1d Usvojeno je : α1d = 85

W m2

, CZ = 0,95 , CΦ = 1,25

fg = Af − ds ∙ n ∙ l = 12 ∙ 12 − 0,05 ∙ 100 ∙ 12 = 84 m2

𝑉𝑅𝑊 = 5,5468

wg =

𝑚3 𝑘𝑔

72,66∙5,5468 ∙ 273+612,123 273∙84

=15,55 m/s

79

Grafički rad

Parni kotlovi II

Očitava se vrijednost koeficijenta α1d iz Pk – Đurić str.4.95 za brzinu produkata sagorijevanja i usvojeni vanjski prečnik cijevi : α1d = 85

W m2 K

W m2 K W α1 = 63,123 + 100,937 = 164,06 2 m K α1k = 0,95 ∙ 1,25 ∙ 90 = 100,937

𝛼2 = 𝐶𝑑1 ∙ 𝛼2′ Cdi = 0,92 − koeficijent koga očitama iz Parnih kotlova Đurić, na str.4.99. i on je u funkciji od unutrašnjeg prečnika cijevi,

𝑡𝑝𝑠𝑟 =

𝑡 𝑝𝑢𝑙𝑀𝑃 +𝑡 𝑝𝑖𝑧𝑃𝑀𝑃 2

𝑣 = 0,02924

𝑚3 𝑘𝑔

Av = n1 ∙ n ∙

d 2u ∙π 4

wp =

210∙0,02924 1,32

=

268,75+495 2

= 381,88 °𝐶

= 1,32 m2

= 4,62

m s

Sada iz nomograma na str.4.99., Parni kotlovi Đurić očitava se vrijednost koeficijenta prelaza toplote sa zida cijevi na vodenu paru i on iznosi: W m2 K W 𝛼2 = 1104 m2 K α′2 = 1200

𝑘=

1 𝑊 = 58,819 2 1 1 𝑚 𝐾 164,06 + 0,01 + 1104

80

Grafički rad

Parni kotlovi II

Aop =

165375 = 12558,73 m2 58,819 ∙ 223,87

Provjera greške : 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0

< 5% =

12057 ,6−12558 ,73 12057 ,6

4,15 % < 5 % - zadovoljen uslov

7.4. Toplotni proračun pregrijača pare jedan Prvo što treba da se uradi jeste to da se usvoji prečnik cijevi, zatim broj cijevi u jednoj zmiji, broj zmija i broj zavjesa, zatim širinu dimnog kanala, pa će biti: ds = 44 mm - spoljašnji prečnik cijevi; du = 40 mm - unutrašnji prečnik cjevovoda; n1 = 4 - broj cijevi u jednoj zmiji; nz = 5 - broj zmija; n = 120 - broj zavjesa; l = b = a= 12 m - dubina dimnog kanala. 𝑙

s1 = = 0,1 m 𝑛

Količina toplote predata u pregrijaču pare jedan (izračunato u stavci 2.7.5) je: Q s1 = 49 938,7 kW Temperatura dijelom pregrijane pare na ulazu u pregrijač pare jedan (izračunato u stavci 5.3) je: t pulPP 1 = 307,32 ℃ Temperatura pregrijane pare na izlazu iz pregrijača pare jedan (izračunato u stavci 5.2) je: t pizPP 2 = 412,92 ℃

81

Grafički rad

Parni kotlovi II

Temperatura produkata sagorijevanja na ulazu u pregrijač pare jedan (izračunato u stavci 2.10.3.) je: t gulPP 1 = 564,91 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijača pare jedan (izračunato u stavci 2.10.3 iznosi : t giz = 472,37 ℃ Površina cijevnog registra pregrijača pare jedan je: Ap = ds ∙ π ∙ n1 ∙ nz ∙ n ∙ l = 6154,19 m2 Sa druge strane površinu računamo kao: QN

Aop = k∙∆ s 1

tsrln

………………………………………………………………………………………(110)

Gdje je : QNs1 - količina toplote prihvaćena u pregrijaču pare dva (stavka 2.7.4) k - ukupni koeficijent prelaza toplote Δtsrlog – logaritamska srednja temperatura

Srednja logaritamska temperatura se odreĎuje na slijedeći način:

∆tsrln =

∆tv −∆tm ∆ ln ∙ tv

............................................................................................................(111)

∆tm

Gdje je :

∆tv − razlika temperatura medija (prod.sagorijevanja – para) na ulazu u PP2 ∆tm − razlika temperatura medija (prod.sagorijevanja – para) na izlazu iz PP2

𝛥𝑡𝑚 = 𝑡𝑔𝑢𝑙 − 𝑡𝑝𝑝𝑖𝑧 = 564,91 − 412,92 = 151,99 ℃ 𝛥𝑡𝑣 = 𝑡𝑔𝑖𝑧 − 𝑡𝑝𝑝𝑢𝑙 = 472,37 − 307,32 = 165,05 ℃

82

Grafički rad

Parni kotlovi II

Slika 10. Dijagram raspodjele temperatura za PP1

∆tsrln =

165,05 − 151,99 = 158,43 ℃ 165,05 ln 151,99

Slijedeće što je nepoznato u jednačini (110) jeste koeficijent prijenosa toplote, a njega odreĎujemo na slijedeći način:

k=

1 1 1 +R+ α1 α2

........................................................................................................................(112)

gdje je : R – toplotni otpor kroz stijenku cijevi, te toplotni otpor usljed zaprljanosti α1 – koeficijent prenosa toplote sa produkata sagorijevanja na zid α2 – koeficijent prenosa toplote sa stjenke cijevi na vodenu paru 𝑅 = 𝑅𝑂 ∙ 𝐶𝑑 ∙ +𝛥𝑅 = 0,01 α1 = α1k + α1z α1z =

α CO 2 +αH 2O t gul −t giz

83

Grafički rad

Parni kotlovi II 𝑡𝑔𝑠𝑟 = 518,64 °𝐶 αCO 2 = 11,2 ∙ 0,8 ∙ 0,1617 ∙ 0,8

0,4

0,01 ∙ 518,64

3,1

= 650,29

αH2O = 1,31 ∙ 0,8 ∙ 40 − 71,4 ∙ 0,1889 ∙ 0,8 ∙ 0,01 ∙ 518,64

α1z =

W m2

1,38∙ 0,1889∙0,8 2,37+ 3

= 3067,609

𝑊 𝑚2

650,29 + 3067,609 W = 40,176 2 564,91 − 472,37 m K

Usvaja se koridorni raspored cijevi pa se traţi koeficijent prelaza toplote konvekcijom α1k . α1k = CZ ∙ CΦ ∙ α1d Usvojeno je : α1d = 84

W m2

, CZ = 0,95 , CΦ = 1,05

fg = Af − ds ∙ n ∙ l = 12 ∙ 12 − 0,044 ∙ 116 ∙ 12 = 82,75 m2

𝑉𝑅𝑊

𝑚3 = 5,659 𝑘𝑔

wg =

72,66∙5,659∙ 273+518,64 273∙82,75

=14,408

Očitava se vrijednost koeficijenta α1d iz Pk – Đurić str.4.95 za brzinu produkata sagorijevanja i usvojeni vanjski prečnik cijevi : α1d = 84

W m2 K

W m2 K W α1 = 40,176 + 83,79 = 123,96 2 m K α1k = 0,95 ∙ 1,05 ∙ 90 = 83,79

𝛼2 = 𝐶𝑑1 ∙ 𝛼2′ Cdi = 0,95 − koeficijent koga očitama iz Parnih kotlova Đurić, na str.4.99. i on je u funkciji od unutrašnjeg prečnika cijevi,

𝑡𝑝𝑠𝑟 =

𝑡 𝑝𝑢𝑙𝑃𝑃 1 +𝑡 𝑝𝑖𝑧𝑃𝑃 1 2

=

307,32+412,92 2

= 360,12 °𝐶

84

Grafički rad

Parni kotlovi II

𝑣 = 0,025075 Av = n1 ∙ n ∙

wp =

𝑚3 𝑘𝑔

d 2u ∙π 4

210∙0,02507 5 0,5827

= 0,5827 m2

= 9,03

m s

Sada iz nomograma na str.4.99., Parni kotlovi Đurić očitamo vrijednost koeficijenta prelaza toplote sa zida cijevi na vodenu paru i on iznosi: W m2 K W 𝛼2 = 1757,5 2 m K α′2 = 1850

𝑘=

1 𝑊 = 53,66 2 1 1 𝑚 𝐾 123,96 + 0,01 + 1757,5

Aop =

49938,7 = 5874,149 m2 53,66 ∙ 158,43

Provjera greške : 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0

< 5% =

6154 ,199−5874 ,149 6154 ,199

4,55 % < 5 % - zadovoljen uslov

7.5. Toplotni proračun zagrijača vode dva Da bi se izvršio proračun zagrijača vode prvo se vrši dimenzioniranje ovog elementa pa se usvaja prečnik cijevi,vanjski i unutrašnji ( Kraut – Strojarski priručnik str. 490) kao i ostale potrebne veličine pa je : ds = 26 mm - spoljašnji prečnik cijevi;

85

Grafički rad

Parni kotlovi II du =20 mm - unutrašnji prečnik cjevovoda; n1 = 2 - broj cijevi u jednoj zmiji; nz = 2 - broj zmija; n = 65 - broj zavjesa; l = b = a= 12 m - dubina dimnog kanala. s1 =

𝑙 𝑛

= 0,18 m

Količina toplote predata u zagrijaču vode dva je: Q ZV 2 = 36582 kW Temperatura napojne vode na ulazu u zagrijač vode dva je: t vulzv 2 = 220 ℃ Temperatura napojne vode na izlazu iz zagrijača vode dva je: t vizzv 2 = 240 ℃ Temperature vode su usvojene u odnosu na postavku zadatka gdje se mora savladati temperatura vode koja je data od 240°C (ulazna temperatura napojne vode je uzeta 20°C, a uzima se da zagrijač vode zagrijava vodu za 20°C) Temperatura produkata sagorijevanja na ulazu u zagrijača vode dva (izračunato u stavci 2.10.3) iznosi : t gul = 472,37 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode dva (izračunato u stavci 2.10.4) iznosi : t giz = 405,3 ℃

Površina cijevnog registra zagrijača vode dva je: Ap = ds ∙ π ∙ n1 ∙ nz ∙ n ∙ l = 0,026 ∙ 3,14 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 65 ∙ 12 = 254,72 m2 Sa druge strane površinu računamo kao: QN

Aop = k∙∆ZV 2

tsrln

………………………………………………………………………………………(113)

𝛥𝑡𝑣 = 𝑡𝑔𝑢𝑙 − 𝑡𝑖𝑧𝑍𝑉 2 = 472,37 − 240 = 232,37 ℃

86

Grafički rad

Parni kotlovi II 𝛥𝑡𝑚 = 𝑡𝑔𝑖𝑧 − 𝑡𝑢𝑙𝑍𝑉 2 = 405,3 − 220 = 185,3 ℃

Slika 11. Dijagram raspodjele temperatura za ZV2

Pa je logaritamska srednja temperatura za ovaj slučaj :

∆tsrln =

232,37 − 185,3 = 207,99 ≅ 208 ℃ 232,37 ln 185,3

Slijedeće što je nepoznato u jednačini (113) jeste koeficijent prenosa toplote, a on se odreĎuje na slijedeći način: k = k ′ (1 + 0,0006 ∙ t gsr ) ..........................................................................................................(114) t gsr = 438,835 ℃ 𝑘 ′ = 0,55 ÷ 0,70 (usvojena vrijednost je 0,55) k = 0,55 ∙ 1 + 0,0006 ∙ 438,835 = 0,6948

Aop =

kW W = 694,8 2 2 m K m K

36582 = 253,13 m2 0,6948 ∙ 208

87

Parni kotlovi II

Grafički rad

Provjera greške : 𝐴𝑝 −𝐴0𝑝 𝐴𝑝

< 5%

254,72 − 253,13 ∙ 100 254,72 0,62 % < 5% - zadovoljen uslov

7.6. Toplotni proračun zagrijača vode jedan Da bi se izvršio proračun zagrijača vode prvo se vrši dimenzioniranje ovog elementa pa se usvaja prečnik cijevi,vanjski i unutrašnji ( Kraut – Strojarski priručnik str. 490) kao i ostale potrebne veličine pa je : ds = 26 mm - spoljašnji prečnik cijevi; du =20 mm - unutrašnji prečnik cjevovoda; n1 = 2 - broj cijevi u jednoj zmiji; nz = 2 - broj zmija; n = 52 - broj zavjesa; l = b = a= 12 m - dubina dimnog kanala. s1 =

𝑙 𝑛

= 0,23 m

Količina toplote predata u zagrijaču vode dva je: Q ZV 2 = 36582 kW Temperatura napojne vode na ulazu u zagrijač vode jedan (usvojeno) je: t vulzv 2 = 20 ℃ Temperatura napojne vode na izlazu iz zagrijača vode jedan je: t vizzv 2 = 220 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na ulazu u zagrijač vode jedan (izračunato u stavci 2.10.4) iznosi :

88

Grafički rad

Parni kotlovi II t gul = 405,3 ℃

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača vode jedan (izračunato u stavci 2.10.4) iznosi : t giz = 339,78 ℃ Površina cijevnog registra zagrijača vode dva je: Ap = ds ∙ π ∙ n1 ∙ nz ∙ n ∙ l = 0,026 ∙ 3,14 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 52 ∙ 12 = 203,77 m2 Sa druge strane površinu računamo kao: QN

Aop = k∙∆ZV 1

tsrln

………………………………………………………………………………………(115)

𝛥𝑡𝑚 = 𝑡𝑔𝑢𝑙 − 𝑡𝑖𝑧𝑍𝑉 1 = 405,3 − 220 = 185,3 ℃ 𝛥𝑡𝑣 = 𝑡𝑔𝑖𝑧 − 𝑡𝑢𝑙𝑍𝑉 1 = 339,78 − 20 = 319,78 ℃ Pa je srednja logaritamska temperatura u ovom slučaju :

∆tsrln =

319,78 − 185,3 = 246,48 ℃ 319,78 ln 185,3

Slika 12. Dijagram raspodjele temperatura za ZV1

89

Grafički rad

Parni kotlovi II

Slijedeće što je nepoznato u jednačini (115) jeste koeficijent prenosa toplote, a njega odreĎujemo na slijedeći način: k = k ′ (1 + 0,0006 ∙ 372,54) t gsr =

405,3 + 339,78 = 372,54 ℃ 2

𝑘 ′ = 0,55 ÷ 0,70 (usvojena vrijednost je 0,6)

k = 0,6 ∙ 1 + 0,0006 ∙ 372,54 = 0,734

Aop =

kW W = 734 2 2 m K m K

36582 = 202,2 m2 0,734 ∙ 246,48

Provjera greške : 𝐴𝑝 −𝐴0𝑝 𝐴𝑝

< 5%

203,77 − 202,2 ∙ 100 203,77 0,77 % < 5% - zadovoljen uslov

7.7. Toplotni proračun zagrijača zraka Posljednji u generatoru pare su zagrijači zraka koji su ujedno smješteni iza zagrijača napojne vode. Pošto rade na manjim pritiscima, za razliku od zagrijača vode, manji su svojom konstrukcijom.Zrak zagrijavamo zbog podizanja stepena iskoristivosti, sušenja goriva i poboljšanja izgaranja. Osnovni element zagrijača moţe biti cijev (cijevni zagrijač vazduha) ili ploča (pločasti zagrijači koji se danas sve rijeĎe upotrebijavaju). Cijev zagrijača vazduha moţe da bude čelična i glatka ili livena i orebrena. Poloţaj cijevi zagrejača moţe da bude horizontalan ili vertikalan što definiše sistem opstrujavanja. Za dati primjer usvajam zagrijač zraka s šahovksim rasporedom cijevi s koracima s2 , s1 i brzinom opstrujavanja w prikazano na slici 6.

90

Grafički rad

Parni kotlovi II

S2

W

S1

DS

Slika 13. Šahovski raspored cijevi

Za izračunavanje koef. prelaza toplote konvekcijom bilo s gasne strane (α1) bilo sa zračne strane (α2) kod glatko cijevnih zagrijača vazduha računamo pomoću slijedećeg obrasca:

𝛼 = 0,0267 ∙

𝜆 𝑑ℎ

∙ 𝑅𝑒 0,8 ∙ 𝑃𝑟 0,4 ∙ 𝐶𝑡 ∙ 𝐶𝑙 ......................................................................................(116)

Gdje je : λ – koef. ProvoĎenja dimnih plinova ili vazduha dh – hidraulički prečnik cijevi Re - Reynoldsov broj na strani gasova ili zraka Pr – Prandtlov broj na strani gasa ili vazduha Ct- korekcioni faktor (slika 4.106 , stra 4.112 , Parni kotlovi Đurić) Cl – korekcioni faktor (slika 4.106 , stra 4.112 , Parni kotlovi Đurić) Reynoldsov broja se računa kao: Re=

𝑤∙ 𝑑ℎ .................................................................................................................................(117) 𝜈

Gdje je : W – brzina strujanja ‫ – ט‬kinematska viskoznost na strani gasova ili vazduha Ekvivalentni prečnik za šahovski raspored na strani gasova i unutrašnji prečnik cijevi na strani zraka :

91

Grafički rad

Parni kotlovi II

dh =

4(

𝑠1𝑠2 𝑑𝑠 2 𝜋 −0,5 ) 4 4

0,5 𝑑𝑠 𝜋

............................................................................................................(118)

Da bi se izvršio proračun zagrijača zraka prvo se usvaja prečnik cijevi, pa je: ds = 60,3 mm - spoljašnji prečnik cijevi; du = 50 mm - unutrašnji prečnik cjevovoda; n1 = 6 - broj cijevi u jednoj zmiji; nz = 8 - broj zmija; n = 120 - broj zavjesa; l = b = a= 12 m - dubina dimnog kanala. 𝑙

s2 = = 0,1 m 𝑛

Količina toplote predata u zagrijača zraka je: Q zz = 78756,9 kW Temperatura zraka na ulazu u zagrijač zraka je: t zul = 20 ℃ Temperatura zraka na izlazu iz zagrijača zraka je: t ziz = 180 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na ulazu u zagrijača zraka je: t gul = 339,78 ℃ Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijača zraka je: t giz = 191,07 ℃ Površina cijevnog registra zagrijača zraka je: Ap = ds ∙ π ∙ n1 ∙ nz ∙ n ∙ l = 0,0603 ∙ 3,14 ∙ 6 ∙ 8 ∙ 120 ∙ 12 = 13087,32 m2 Sa druge strane površinu računamo kao: Aop =

QN zz k∙∆tsrln

……………………………………………….……………………………………….(119)

Srednja logaritamska temperatura se odreĎuje na slijedeći način:

92

Grafički rad

Parni kotlovi II

𝛥𝑡𝑣 = 𝑡𝑔𝑖𝑧 − 𝑡𝑢𝑙𝑧𝑧 = 191,07 − 20 = 171,07 ℃ 𝛥𝑡𝑚 = 𝑡𝑔𝑢𝑙 − 𝑡𝑖𝑧𝑧𝑧 = 339,78 − 180 = 159,78 ℃

Slika 14. Dijagram raspodjele temperatura za ZZ

U ovom slučaju je srednja logaritamska temperatura :

∆tsrln =

171,07 − 159,78 = 166,03 ℃ 171,07 ln 159,78

Na strani produkata sagorijevanja : Za srednju temp gasova tgsr = 265,425 (°C) očitava se vrijednost iz tabele 4.9 (str. 4.109 , Đurić ) postupkom interpolacije : Za t1 =200°C

λ1 =4,01·10-2

Za t2 =300°C

λ2 =4,84·10-2

Za tgsr = 265,425 °C 𝑡−𝑡 1 𝑡 2 −𝑡 1

=

𝜆−𝜆 1 𝜆 2 −𝜆 1

......................................................................................................................(120)

93

Grafički rad

Parni kotlovi II 265,425 − 200 𝜆 − 4,01 = 300 − 200 4,84 − 4,01 65,425 𝜆 − 4,01 = 100 0,83 𝑊

λ = 4,553 ·10-2 𝑚𝐾 Istim postupkom iz navedene tabele se dobijaju i ostale potrebne veličine : ν=41,305 10-6 (m2/s) , Pr = 0,656 Brzina dimnih plinova : wg =

BN g ∙V RV ∙ 273+t gsr 273∙f g

............................................................................................................(121)

Bg – gasifikovana količina goriva (proračunata u stavci 2.6.1.)

gdje je :

VRw = 5,995 − vlaţni produkti sagorijevanja za   1,44 (tabela 4. stavka 1.3.2) tgsr = 265,425°C fg - srednji poprečni presjek za prolaz produkata sagorijevanja fg = Af − ds ∙ n ∙ l = 12 ∙ 12 − 0,603 ∙ 120 ∙ 12 = 57,168 m2

wg =

𝑑ℎ =

72,66∙5,995∙ 273+265,42 273∙57,168

0,06032 ∙ 𝜋 ) 4 = 0,3602 0,5 ∙ 0,0603 ∙ 𝜋

4(0,1 ∙ 0,1 − 0,5

Na osnovu izračunate brzine gasova i hidrauličkog prečnika odreĎuje se Reynoldsov broj : Re=

𝑤∙ 𝑑 𝜈

= 131703,12

Ct=1,11 - (dijagram str. 4.112) za odnos

𝑙 𝑑ℎ

Cl=1,1 - dijagram (dijagram str. 4.112) Poznavajući sve vrijednosti za gasove moţe se izračunati vrijednost koeficijenta prelaza toplote na strani gasova: 4,553∙10 −2 0,362

α1=0,0267

(131703,12)0,8 ·0,6560,4 1,11· 1,1= 43,176

W m2K

94

Grafički rad

Parni kotlovi II

Na strani zraka : Za srednju temperaturu zraka tzsr= 100 °C očitava se vrijednost iz tabele 4.9 (str. 4.109 , Đurić ) 𝑊

λ=3,13 10-2 (𝑚𝐾 ) , ‫=ט‬21,5 ·10-6 (m2/s) , Pr = 0,69 Brzina zraka : wz =

v lmin ∙ B g Av

...........................................................................................................................(122)

Gdje je : VLmin – minimalna količina zraka potrebna za sagorijevanje (stavka 1.2.) Bg – gasifikovana količina goriva (proračunata u stavci 2.6.1.)

Av = n1 ∙ n ∙

d 2u ∙π 4

vlmin = 3,73

𝑚3 𝑘𝑔

= 1,413 m2 .................................................................................................(123)

Na osnovu izračunate brzine gasova moţe se odrediti Reynoldsov broj : Re=

𝑤 ∙𝑑 𝜈

= 446060,33

du= 0,04 (m) – hidraulički radijus Ct= 1,1 - (dijagram str. 4.112 PK Đurić) Cl= 1,08 Poznavajući sve vrijednosti za zrak moţe se izračunati vrijednost koeficijneta prelaza toplote na strani zraka: 3,13∙10 −2 0,050

α2=0,0267

(446060,3)0,8 0,690,4 1,1· 1,08= 571,28

W m2K

Poznavajući koeficijente prelaza na strani gasova i zraka moţe se izračunati ukupni koeficijent prelaza toplote : k=

1 1 1 + 𝑅+ 𝛼1 𝛼2

=

1 1 1 + 0,0031+571,28 43,176

= 35,701

W m2K

.............................................................(124)

Odnosno slijedi da je površina: Aop =

78756,9 = 13286,92 m2 35,701 ∙ 166,029

Provjera greške :

95

Grafički rad

Parni kotlovi II 𝐴0 −𝐴0𝑝 𝐴0

< 5%

13087 ,32−13286 ,92 13087 ,32

∙ 100

1,5 % < 5 % - Zadovoljen uslov

96

Grafički rad

Parni kotlovi II

8. OPREMA KOTLA 8.1.Ventilatori Ventilatori su mašine za transport gasova čiji je stepen povećanja pritiska ε=1,15 , stepen sabijanja,kompresije.Zadatak ureĎaja za ventilaciju kotla je da osigura potrebnu i dovoljnu količinu vazduha za sagorijevanje,da je dopremi na odreĎeno mjesto i da produkte sagorijevanja nakon izlaska iz kotla odvede na odreĎeno mjesto,pripremi ih za izbacivanje i izbaci u atmosferu. Snaga ventilatora se računa : Nv =

V lmin ∙∆p ∙B N g ηV

∙

T giz 273

=

3,73∙3000 0,7

∙

473 273

= 36929,14 𝑊 = 36,929 𝑘𝑊

…………………(125)

gdje je : η V - stepen iskorištenja ventilatora ( usvojeno iz tabele za radijalni zrak

V =0,7)

Δp = 2000 – 6000 [ Pa] za sagorijevanje u letu (usvojeno Δp = 4000 Pa) Tgiz = 200 °C , temperatura gasova na izlazu iz kotla (data postavkom zadataka)

8.2. UreĎaji za pripremu goriva U ove ureĎaje spadaju : mlinovi,ubacivači,rešetke,gorionici,sušači. Mlinski ureĎaji u kotlu mogu biti sa direktnim ubacivanjem ugljenog praha ili sa meĎuskladištenjem ugljenog praha. Osnovne elemente ureĎaja za pripremu goriva u loţište za sagorijevanjeu letu su : -

mlinovi sa pogonskim elementima dodavači goriva kanali zraka I recirkulacionih gasova kanali mješavine praha uglja i zraka

8.2.1. Mlinovi

Mlinovi za postrojenja za direktno ubacivanje praha su brzohodni mlinovi sa ventilatorskim efektom i oni su obično za vlaţnije mrke ugljeve i lignite. Kod indirektnog ubacivanja goriva mlinovi su sporohodni, za kamene ili mrke ugljeve s malim sadrţajem vlage. Kod ovih postrojenja mlinovi rade nevezano s kotlom, dok kod direktnog ubacivanja mlinovi rade usaglašeno s kotlom,a regulacija se obavlja prije mlina. Mješavina aeropraha (prah plus

97

Parni kotlovi II

Grafički rad

vazduh) odlazi u separator, koji odvaja velike čestice i vraća nazad u mlin. Sporohodni mlinovi mogu biti u obliku bubnja, sa kuglama ili valjcima dok brzohodni mlinovi se izvode kao mlinovi sa udarnim batovima ( Kramerov mlin), mlinovi sa ventilatorskim kolima isl.

8.2.2. Gorionici

Gorionici za ugljeni prah Ugljeni prah zajedno sa vazduhom kroz spojne kanale se preko gorionika ubacuje u loţište. Kroz gorionike je brzina povećana, tako da se gorivo bolje ubacuje, a i hlaĎenje gorionika je inetenzivnije. Gorionici su sa dugim ili kratkim plamenom. Kratki se stavljaju bočno ili na uglovima, a za dugi plamen na plafon kao plafonski gorionici. Prema načinu mješanja goriva gorionici mogu biti : -

vihorni mlazni registarski odbojni

a) Vihorni imaju najmanje dvije koncentrične cijevi sa usmjerivačima za primarni zrak i prah i sekundarni zrak sa različitim brzinama, kao i zakretanjima. b)Mlazni gorionici imaju takav oblik da se primarna i sekundarna struja odvojeno dovode različitim brzinama, a podešavaju se promjenom uglova pojedinih struja. Ovi se gorionici uglavnom upotrebljavaju za ugaono loţenje. c) Registarski gorionici dozvoljavaju ubacivanje praha i primarnog vazduha kroz više pljosnatih mlazeva izmeĎu kojih se upuhuje vazduh veće brzine. d) Odbojni gorionici se upotrebljavaju za kamene ugljeve sa malo volatila , koji zahtjevaju dug plamen. Gorionici za tečno i gasovito gorivo Tečno i gasovito gorivo u parnom kotlu troši se za : potpalu i startovanje, pokrivanje vršnih opterećenja, dopunsko loţenje, pregrijavanje pare isl. Prednosti kotlova na tečno ili gasovito gorivo su : -

široke granice opterećenja veća elastičnost manipulacija gorivom lakša manji koeficijent viška vazduha,veći stepen iskorištenja manji uticaj postrojenja na okolinu lakši i manji kotlovi

98

Parni kotlovi II

Grafički rad

Popis tabela: TABELA 1. SASTAV GORIVA ..................................................................................................................... 5 TABELA 2. VRIJEDNOSTI STVARNE KOLIČINE VAZDUHA VL POTREBNE ZA SAGORIJEVANJE ...... 8 TABELA 3. STVARNA ZAPREMINA SUHIH PRODUKATA SAGORIJEVANJA ......................................... 9 TABELA 4. STVARNA ZAPREMINA VLAŢNIH PRODUKATA SAGORIJEVANJA................................... 10 TABELA 5. VRIJEDNOST V02 U FUNKCIJI OD Λ ................................................................................... 12 TABELA 6. PROCENTUALNI SASTAV SUHIH I VLAŢNIH PRODUKATA SAGORIJEVANJA ................ 13 TABELA 7. VRIJEDNOSTI PRIRAŠTAJA KOEFICIJENTA VIŠKA VAZDUHA ....................................... 18 TABELA 8. PRIRAŠTAJ KOEFICIJENTA VIŠKA VAZDUHA .................................................................... 18 TABELA 9. PRIRAŠTAJ KOEFICIJENTA VIŠKA VAZDUHA Λ ZA NOMINALNI REŢIM RADA ZA POSMATRANI KOTAO ....................................................................................................................... 19 TABELA 10. VRIJEDNOSTI KOTLOVSKIH GUBITAKA .......................................................................... 20 TABELA 11 . POVRŠINE ZIDOVA KOTLA (PRVI SLUČAJ) ..................................................................... 53 TABELA 12. POVRŠINE ZIDOVA KOTLA (USVOJENE VRIJEDNOSTI) ................................................. 53

Popis slika: SLIKA 1. DIJAGRAM ZAPREMINE VAZDUHA,SUHIH I VLAŢNIH PRODUKATA SAGORIJEVANJA PO KILOGRAMU GORIVA U ZAVISNOSTI OD KOEFICIJENTA VIŠKA ZRAKA Λ ................................ 11 SLIKA 2. DIJAGRAM PROCENT.SASTAVA CO2,O2 I H2O U SUHIM I VLAŢNIM PRODUKTIMA SAGORIJEVANJA U OVISNOSTI OD KOEF.VIŠKA VAZDUHA Λ ................................................... 13 SLIKA 3. TROUGAO SAGORIJEVANJA ZA DATO GORIVO ................................................................... 16 SLIKA 4. DIJAGRAM OVISNOSTI ENTALPIJA O TEMPERATURI I KOEFICIJENTU VIŠKA VAZDUHA Λ ............................................................................................................................................................ 17 SLIKA 5. SENKEY-JEV DIJAGRAM ISKORIŠTENJA GORIVA ................................................................ 27 SLIKA 6. LENZ-OV DIJAGRAM OVISNOSTI TEMPERATURE DIMNIH PLINOVA O PRORAČUNATIM KOLIČINAMA TOPLOTE .................................................................................................................... 51 SLIKA 7. DIJAGRAM RASPODJELE TEMPERATURA ZA PP3 ............................................................... 66 SLIKA 8. DIJAGRAM RASPODJELE TEMPERATURA ZA PP2 ............................................................... 74 SLIKA 9. DIJAGRAM RASPODJELE TEMPERATURA ZA MP ................................................................ 78 SLIKA 10. DIJAGRAM RASPODJELE TEMPERATURA ZA PP1 ............................................................. 83 SLIKA 11. DIJAGRAM RASPODJELE TEMPERATURA ZA ZV2 ............................................................. 87 SLIKA 12. DIJAGRAM RASPODJELE TEMPERATURA ZA ZV1 ............................................................. 89 SLIKA 13. ŠAHOVSKI RASPORED CIJEVI .............................................................................................. 91 SLIKA 14. DIJAGRAM RASPODJELE TEMPERATURA ZA ZZ .............................................................. 93

99

Parni kotlovi II

Grafički rad

Literatura : [1.] “Parni kotlovi”,sveska 1,teorijske osnove – V.Đurić, Univerzitet u Beogradu,1969.g. [2.] “Kotlovi” - Nikola Stošić, MF Sarajevo 1987.god. [3.]http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_teh_term_energ/katedra3/Brodski_energetski_ur edaji/03.%20Poglavlje,%20GORIVO%20I%20IZGARANJE.pdf

[4.]http://www.rgf.rs/predmet/GO/V%20semestar/Geologija%20fosilnih%20goriva/Predavanja/F osilna%20goriva%20ugljevi.pdf

[5.]http://www.rgf.rs/predmet/RO/VII%20semestar/Sagorevanje/Predavanja/08Sagoreva nje%20uglja.pdf [6.] “Prijenos toplote,mase i količine kretanja” – Ejup N. Ganić , Svjetlost Sarajevo,2005.

100