Maturski Rad Ene

SADRŽAJ

UVOD

1

PARNI KOTAO

2

PRINCIP RADA PARNOG KOTLA

2

PODJELA KOTLOVA

3

VODA ZA NAPAJANJE KOTLOVA

4

UREĐAJI ZA NAPAJANJE KOTLA VODOM

5

GLAVNE KARAKTERISTIKE KOTLA

5

GLAVNI DIJELOVI KOTLA I NJIHOVA FUNKCIJA

6

LOŢIŠTE S REŠETKOM

7

LOŢIŠTE SA GORIONIKOM

9

DODATNE ZAGREVNE POVRŠINE KOTLA

10

KOTLOVSKA INSTALACIJA

11

ZAKLJUČAK

13

LITERATURA

14

UVOD Iako je bilo pokušaja iskorištvanja vodene pare za strojnu upotrebu i ranije (npr. Heliogabalova sfera), stvarna upotreba pare počinje tek krajem XVII stoljeća. Tada se para počinje upotrebljavati za proizvodnju mehaničke energije, a kotao kao ureĎaj za proizvodnju pare. Prvi kotlovi su bili vrlo primitivni, sličili su današnjem ekspres loncu, ispod kojih je bilo otvoreno loţište, u kojem je izgaralo drvo ili ugljen

PARNI KOTAO

Kotao je zatvorena posuda u kojoj se voda ili neki drugi medij zagrijava toplotom koju razvija neko gorivo ili električna energija. Najčešći grijani medij u kotlu je voda, svi drugi mediji se upotrebljavaju vrlo rijetko. Kotlovi s vodom dijele se na kotlove za zagrijavanje vode (topla voda se koristi za zagrijavanje; npr. Centralno grijanje), i na kotlove koji griju vodu na veće temperature i tako i tako proizvode paru. Takvi kotlovi se nazivaju parni kotlovi ili generatori pare. Njihova veličina, količina, pritisak i temperatura proizvedene pare, kao i vrsta izvedbe ovise o specifičnostima njihove namjene, kao i mjestu gdje su ugraĎeni. Slika 1. Parni kotao

PRINCIP RADA PARNOG KOTLA Parni kotao sluţi za proizvodju vodene pare. Da bi se proizvela vodena para potrebna je odreĎena količina vode. Voda se u kotao dovodi pomoću cjevovoda, a u rezervoar pomoću pumpi(centrifugalna, strujna i mlazna). Na svakom rezervoaru se nalazi instrument koji pokazuje nivo vode u kotlu. Kotao sa malom količinom vode ne moţe proizvesti paru. Gorivo se iz skladišta dovodi do kotla transportnim ureĎajem, a u kotao se ubacuje mehaničkim ili pneumatskim putem. Za čvrsta goriva se koriste loţišta sa rešetkom, a za tečna i gasovita se koriste gorionici.

Vazduh za sagorjevanje se dovodi kroz posebne otvore na sloj goriva ili ispod rešetke. Dimni gasovi prolaze kroz dimne otvore do odţaka i puštaju se u atmosferu. Vaţan parametar je radni pritisak koji se mjeri pomoću manometra. Nastala para se skuplja u paroskupljaču i odvodi do turbine pomoću parovodnih cijevi.

Slika 2. Princip rada parnog kotla

PODJELA KOTLOVA Podjela kotlova izvršena je na više načina to jest: a) prema namjeni i mjestu upotrebe: -stabilni i nepokretni kotlovi -polustabilni kotlovi -pokretni kotlovi b) prema veličini radnog pritiska: -kotlovi niskog pritiska -kotlovi srednjeg ritiska -kotlovi visokog pritiska

c) prema sadržaju vode: -kotlovi sa srednjim sadrţajem vode -kotlovi sa velikim sadrţajem vode d) prema konstrukciji: -kotlovi sa dimnim cijevima -kotlovi sa plamenim cijevima -kotlovi sa vodostrujnim cijevima -kotlovi sa uspravnim cijevima -brodski kotlovi -lokomotivski kotlovi e) prema upotrebi goriva: -kotlovi za loţenje čvrstim gorivom -kotlovi za loţenje tečnim gorivom -kotlovi za loţenje gasovitim gorivom -kotlovi za loţenje kombinovanim gorivom

VODA ZA NAPAJANJE KOTLOVA U prirodi je najčišća kišnica ali i ona sadrţi odreĎene količine soli i veću količinu rastvorenih gasova, a najviše kisika, azota i ugljene kiseline koji stvaraju koroziju kotlovskog materijala. U kotlovskoj vodi ostaju soli, naročito soli kreča i magnezija koji se usljed zagrijavanja izdvajaju iz vode i u vidu kotlovskog kamena se taloţe na zidove kotlovskih zagrevnih površina. Da ne bi došlo do nagomilavanja soli, iz kotla se ispušta jedan dio vode, koji se zamjenjuje svjeţom napojnom vodom. Svaka voda se prije dovoĎenja u kotao mora pripremiti, a njena priprema se vrši putem destilacije, filtriranja i taloţenja.

UREĐAJI ZA NAPAJANJE KOTLA VODOM Za kotlovsko postrojenje od najveće vaţnosti je dio postrojenja koji sluţi za napajanje kotla vodom. Svaki kotao mora biti snabdjeven sa najmanje dva ureĎaja za napajanje. Rezervoar kotla se napaja vodom u onoj količini koja je propisana tipom i veličinom kotla. Ovi ureĎaji moraju da ostvare veći pritisak vode od onog koji vlada u kotlu, jer moraju savladati otpore u cijevima, ventilima i u samom kotlu. Za napajanje kotla koriste se sljedeći ureĎaji: -centrifugalne pumpe -mlazne/strujne pumpe -napojne pumpe Od mlaznih pumpi koriste se injektori i ejektori. Oni potiskuju vodu u kotao neprekidno pomoću parnog mlaza. U odnosu na ostale pumpe imaju sljedeće prednosti: -male su teţine -potpuna sigurnost u radu -zauzimaju malo prostora -jednostavno se odrţavaju

Slika 3. Centrifugalna pumpa

-rade sa proizvedenom parom iz kotla

GLAVNE KARAKTERISTIKE KOTLA 1. Stepen iskorištenja kotla Stepen iskorištenja kotla predstavlja odnos dobijene energije prema unutrašnjoj energiji. Da bi stepen iskorištenja kotla bio što bolji potrebno je da sagorjevanje goriva bude potpuno i da se svi toplotni gubici svedu na minimum. 2. Toplotno opterećenje rešetke Toplotno opterećenje rešetke predstavlja količinu toplote koju dobijemo po 1m2 površine rešetke u toku jednog sata.

3. Toplotno opterećenje ložišta Toplotno opterećenje loţišta predstavlja količinu toplote koja se dobije po 1m3 loţišnog prostora u toku jednog sata. 4. Specifična proizvodnja vodene pare Specifična proizvodnja vodene pare predstavlja količinu vodene pare izraţene u kilogramima koja se dobije po 1m2 grejne površine kotla u toku jednog sata.

GLAVNI DIJELOVI KOTLA I NJIHOVA FUNKCIJA Svako kotlovsko postrojenje obuhvata sljedeće djelove: -loţište -djelove kotlovskog agregata -kotlovsku armaturu -kotlovsku aparaturu Za pravilan i ekonomičan rad kotlovski agregat treba da ima naknadne grejne površine, a to su zagrijač vode, zagrijač vazduha i pregrijač pare. Kotlovka armatura obuhvata sprave i instrumente koji obezbjeĎuju sigurnost i pravilan rad kotla. Dijeli se na: armaturu parnog prostora i armaturu vodenog prostora. Kotlovsku aparaturu čine: ureĎaj za napajanje kotla vodom, ureĎaj za kontrolisanje sagorjevanja goriva, ureĎaji za konrolisanje potrošnje goriva, prečistač vode, regulatori promahe itd. Kotlovsko ložište je prostor u kotlu gdje se vrsi sagorjevanje goriva. Sa unutrašnje strane loţište je ozidano vatrostalnim materijalom zbog smanjenja gubitka toplote, a samim tim i povećanje stepena iskorištenja loţišnog prostora i samog kotla. Uloga loţišta je da gorivu koje sagorjeva omogući potpuno sagorjevanje, bez velikih toplotnih gubitaka. Gorivo se ubacuje na rešetku mehaničkim i pneumatskim putem, a vazduh se dovodi kroz posebne otvore na sloj goriva ili ispod rešetke posebnim kanalima.

Zavisno od vrste goriva koje se koristi razlikujemo: -loţišta za čvrsta goriva i -gorionike. Prema poloţaju loţišta, u odnosu na kotao, loţište moţe biti prednje, donje i unutrašnje. Prednje je smješteno ispred kotla u obliku jame. Nedostaci su mu što zauzima velike prostore i ima velike gubitke toplote. Donje loţište je smješteno ispod kotla i manji su mu gubici. Unutrašnje loţište je smješteno unutar kotla. Zauzima malo prostora, direktno predaje nastalu toplotu i prozvodi više pare.

LOŽIŠTE S REŠETKOM Loţišta s rešetkom sluţe za loţenje čvrstih goriva i mogu biti sa: 1. ručnim loţenjem 2. mehaničkim loţenjem Ručno loženje ima nedostatke: slabo sagorjevanje, ulazak hladnog vazduha i formiranje puno šljake usljed slabog sagorjevanja, ograničena proizvodnja pare. Ovi nedostaci se uklanjaju uvoĎenjem mehaničkog loţenja. Mehaničko loženje se koristi kod većih parnih kotlova sa velikom potrošnjom goriva. Ovim loţenjem se omogućava sagorjevanje sa minimalnim toplotnim gubicima. Iz ovih razloga se razvila mehanička rešetka koja je danas potpuno automatizirana. Rešetka se sastoji od više štapova koji su poredani jedan uz drugi, a izmeĎu štapova se nalaze procjepi za prolaz vazduha i z propuštanje pepela i šljake u pepeljaru. Štapovi se izraĎuju od ljevenog ţeljeza i čelika. Štap moţe biti: običan, kockast, talasast, specijalnog oblika (kroz štap struji voda radi hlaĎenja štapa). Slika 4. Loţište sa rešetkom

Najsavršenije konstrukcije ravnih rešetki predstavlja lančasta rešetka. Kod ove rešetke je automatsko ubacivanje goriva i odstranjivanje pepela. Kao gorivo dolazi u obzir kameni ugalj, a gorivo sa puno vlage ne dolazi u obzir. Ugalj klizi i za vrijeme svog putovanja se potpuno osuši od vlage i sagorjeva savršeno dobro bez dima. Ako se lančasta rešetka postavi pod odreĎenim uglom dobija se kosa rešetka, koja se najčešće koristi za kameni ugalj, ali i za ostale vrste goriva. Svako gorivo ima svoj ugao klizanja: kameni ugalj od 40˚-45˚, mrki ugalj 33˚ itd. Sagorjevanje na ovoj rešetki je veoma dobro i ima veliki stepen djelovanja. Kod ove rešetke je potrebna jaka promaha. Duţina rešetke je od 4-6m. Iako je kosa rešetka pogodna za različita goriva, nije naišla na veliku primjenu, radi potrebnog ugla za svako gorivo. Stepenaste rešetke se razlikuju od kosih rešetki u tome što su rešetke poredane u vidu stepenica. Ove rešetke su najbolje za mrki ugalj, treset, strugotinu i druga slaba goriva. Sa ovom rešetkom se izvode prednja i donja loţišta. Kaskadne rešetke sluţe za sagorjevanje velikih količina goriva za kratko vrijeme. Pogodne su za ugljeve srednje toplotne moći. Za sagorjevanje na ovoj rešetki potrebna je jaka promaha, a duzina joj je 4m.

LOŽIŠTA SA GORIONIKOM Leţišta sa gorionikom se koriste za loţenje ugljenom prašinom, tečnim i gasovitim gorivom. Ugljena prašina, zajedno sa vazduhom ulazi kroz mlaznice koje su obično postavljene u uglu, tako da se mlazovi ugljene prašine i vazduha sudaraju u gorioniku. Da bi prašina dobro sagorjela treba je sitno samljeti i prosijati. Kotlovi za loţenje ugljenom prašinom imaju veliku prednost, jer koriste najjeftinija goriva i brzo proizvode paru. Od tečnih goriva za sagorjevanje u gorioniku najviše se koristi mazut. Tečno gorivo se u vidu kapljica i prašine bacuje u gorionik na tri načina: -pomoću pritiska -pomoću komprimiranog vazduha -pomoću pare Od gasovitih goriva za loţenje kotlova koriste se koksni plin i viskopoećni plin, dok se generatorski plin rijetko koristi. Loţenje gasovotom gorivima se uglavnom koristi kod manjih kotlova.

Slika 5. Loţište sa gorionikom

DODATNE ZAGREVNE POVRŠINE KOTLA Dodatne zagrevne površine kotla čine: pregrijač pare, zagrijač vode i zagrijač vazduha. Ovi ureĎaji imaju zadatak da obezbjeĎuju pravilan i ekonomičan rad. Pregrijač pare se sastoji od većeg broja cijevi zmijasto postavljenih i malog prečnika (20-40mm), kroz koje rolazi suho zasićena para. Oko pregrijača pare, to jest oko cijevi, dimni gasovi postiţu temperaturu od 400˚-800˚C, koji svoju toplotu predaju pari. Pregrijač pare ima zadatak da od suho zasićene pare daljim dovoĎenjem toplote proizvede pregrijanu paru, pri stalnom kotlovskom pritisku. Svaki pregrijač pare ima ugraĎen termometar, koji sluţi za kontrolu temperature pregrijane pare, i sigurnosni ventil, koji sluţi za sprečavanje prekoračenja dozvoljenog pritiska pregrijane pare. Pregrijači se izraĎuju od čelika i ljevanog ţeljeza. Razlikujemo: konvekcioni i ozračeni pregrijač pare, a prema izvedbi mogu biti: leţeći i viseći. Zagrijač vode iskorištava toplotu dimnih gasova i zove se još ekonomajzer. Sastoji se od veceg broja cijevi postavljenih u dimni kanal u pravcu strujanja dimnih gasova. Prema načinu strujanja vode mogu biti: istostrujni i protustrujni, a prema konstrukciji: rebrasti i čelični. IzmeĎu napojne pumpe i ekonomajzera ugraĎuje se nepovratni ventil, kako se voda ne bi vraćala u pumpu. Zagrijač vazduha je ureĎaj koji sluţi za zagrijavanje vazduha, potrebnog za sagorjevanje goriva. Zagrijan vazduh se dovodi u loţište i na taj način ubrzava i olakšava sagorjevanje i povećava stepen iskorištenja kotla. Ako je u pitanju loţenje čvrstim gorivom, vazduh se zagrijava do 130˚C, a ako se loţi ugljenom prašinom, do 300˚C. Razlikujemo: rekuperativni zagrijač vazduha i regenrativni zagrijač vazduha. Rekuperativni zagrijač vazduha se postavlja u dimnom kanalu, tako da tačno leţi u pravcu strujanja vrelih dimnih gasova. Na taj način direktno uzima maksimalnu količinu toplote kojom zagrijava vazduh. IzraĎuje se u vidu cijevi i pljosnatih elemenata. Regenerativni zagrijači vazduha su ustvari razmjenjivači toplote kontinualnog dejstva. Razmjena toplote se vrši pomoću dimnih gasova. Prema načinu rada mogu biti: -nepokretni sa naizmjeničnim dejstvom -pokretni sa kontinualnim dejstvom

KOTLOVSKA INSTALACIJA Kotlovska instalacija se sastoji od niza ureĎaja koji imaju zadatak da ostvare što pravilnije funkcionisanje parnog kotla. Svi ti ureĎaji se dijele na glavne i pomoćne.

Slika 6. Kotlovska instalacija

Glavni uređaji U glavne ureĎaje spadaju: -ureĎaji za napajanje kotla vodom -ureĎaji za sprovoĎenje vode i vodene pare -ureĎaji za prinudno udaljavanje kondenzata iz parovoda Uređaji za sprovođenje vode i vodene pare se sastoje od cijevi i cjevnih zatvarača. Cjevni zatvarači imaju zadatak da spriječe proticanje vode i vodene pare kroz vodovode i parovode (ventili, zasuni, slavine i priklopci). Uređaji za prinudno udaljavanje kondenzata iz parovoda se postavljaju pod uglom od 2˚ da bi se obezbjedilo oticanje vode. Na taj način voda dospjeva u ureĎaj za kondenzat odakle se prinudno udaljava pomoću slavine.

Pomoćni uređaji U pomoćne ureĎaje spadaju: -ureĎaji za akumulisanje toplote -ureĎaji za transport i snabdjevanje kotla gorivom -ureĎaji za odvoĎenje pepela i šljake iz kotla -ureĎaji za prečišćavanje dimnih gasova Uređaji za akumulisanje toplote se obično zovu toplotni akumulatori i imaju zadatak da povećaju stepen korisnosti kotla. Uređaji za transport i snabdjevanje kotla gorivom imaju zadatak da obezbjede dovoljnu količinu goriva za sagorjevanje (lijevak, konvejeri i transporteri). Uređaji za odvođenje pepela i šljake, kod velikih kotlova pepeo i šljaka padaju kroz lijevak u podzemne prostorije ispod kotla odakle se vagonetima izbacuju napolje, ali je najbolji način uklanjanja pepela pomoću vode. Uređaji za prečišćavanje dimnih gasova su: filteri i ciklon prečistaći.

ZAKLJUČAK

LITERATURA

Đurić, „Parni kotlovi“, GraĎevinska knjiga, Beograd, 1969. Gulić, Brkić, Perunović, „Parni kotlovi“, Mašinski fakultet, Beograd, 1988. Brkić, Ţivanović, „Termički proračun parnih kotlova“, Mašinski fakultet, Beograd, 1981. Brkić, Ţivanović, Tucaković, „Parni kotlovi“, Mašinski fakultet, Beograd, 2007. http://wikipedia.org