06 wyklad olszakid 6173


Para wodna (2)
Para wodna (1)
Podstawowe pojęcia
Wykorzystanie
" równowaga termodynamiczna  stan w którym parametry czynników nie
" do ogrzewania budynków i c.w.u.  raczej rzadko, najczęściej przy ulegają zmianie.
okazji, gdy kotły parowe produkują parę do celów technologicznych
" para nasycona  para wodna będąca w stanie równowagi termodynamicznej z
wodą (powstaje z wody o stałej temperaturze i po zwiększeniu przestrzeni
" w klimatyzacji  do nawilżania powietrza w pomieszczeniach
parowej natychmiast wypełnia ją, przy czym ciśnienie jej pozostaje stałe; od tej
" w szpitalach  do sterylizacji urządzeń
zdolności pary do nasycania wolnej przestrzeni pochodzi jej nazwa)
" w branży spożywczej (przetwórstwo mięsa, warzyw, owoców, ryb, w
" para nasycona mokra  układ dwufazowy składający się z pary nasyconej
mleczarniach, w browarach),
suchej i kropli wody będących w stanie wrzenia (czyli z pęcherzykami pary)
" w przemyśle drzewnym (np. produkcja forniru),
" para nasycona sucha  para bez kropli wody (x = 1)
" przy produkcji materiałów budowlanych (np. naparzanie pod " entalpia parowania (r) (zwana też ciepłem parowania)  ilość ciepła jaką
ciśnieniem cegieł  zamiast wypalania), należy doprowadzić do 1kg wrzącej wody aby doprowadzić ją do stanu pary
nasyconej suchej. Wyrażona ona jest w [kJ/kg]
" w przemyśle chemicznym (np. przy uszlachetnianiu ropy naftowej),
" para przegrzana - otrzymuje się ją dostarczając dodatkowe ciepło do
" zbrojeniowym (np. utylizacja pocisków  odzyskiwanie materiałów
otrzymanej wcześniej pary nasyconej suchej (ma to samo ciśnienie co para
wybuchowych)
sucha, ale wyższą temperaturę i parametry te nie są w stanie równowagi
termodynamicznej)
Para wodna (3) Para wodna (4)
Uruchamianie kotła Uruchamianie kotła
T [K] o T [K]
o K (374,15 C; 221,29 bar) o K
t [ C] t [ C]
Para
a)
obszar b)
obszar
pary
pary
nasyconej
Zawór
Zawór
przegrzanej
mokrej
Zawór otwarty
Zawór odpowietrzający
zamknięty
zamknięty otwarty
p = const
o pe 1 bar
pe 100 C
pe
h
qw tspe pe 10o
o C
10 C
t o
1
h 0 C
o pe
h 0 C
t1
Kocioł s [kJ/(kgK)]
h
s [kJ/(kgK)] pe
h
t1
Stan początkowy - kocioł wypełniony wodą o temperaturze t1 Podgrzanie wody w kotle do temperatury wrzenia.
Para wodna (5) Para wodna (6)
Uruchamianie kotła Praca kotła - teoretyczna
T [K]
K
t [oC]
T [K]
K
t [oC]
Para
nasycona sucha
c) a)
p; h
p
Zawór
Zawór
zamknięty
zamknięty tsp p x = 1
tsp p = const
pe
100oC
h
p p p twz
hpx
q
qwp
h
p
tsp=const
tsp
x = 0
h 0oC
p
0oC
t (h )
wz wz
s [kJ/(kgK)]
s [kJ/(kgK)]
h x.rp hpx = h + x.rp
p p h rp h = h + rp
p
Woda zasilająca p p
Doprowadzenie do wymaganego ciśnienia wody w kotle.
1
Para wodna (7) Para wodna (8)
Praca kotła - rzeczywista Praca kotła  wytwarzanie pary przegrzanej
T [K]
T [K]
K
K o
Para t [ C]
t [oC]
Para
przegrzana (sucha)
nasycona mokra c)
b)
p; hpx x = 1 p; tpp (hpp)
qpp
tpp
Przegrzewacz
x 1
x = 1
tsp p = const
tsp p
hpx h
p p t
wz p; t ( h )
p sp p
q twz
h q
tsp=const p
h
p
tsp=const
x = 0
0oC x = 0
twz (h )
wz
o
twz (hwz) 0 C
hpx s [kJ/(kgK)]
Woda zasilająca
hpx cpm(tpp- tsp) = hpp- h s [kJ/(kgK)]
p
Woda zasilająca
Kotły parowe (1)
Najważniejsze części składowe kotła
Para wodna (9)
" Komora paleniskowa, w której zachodzi proces spalania paliwa.
Schemat prostej instalacji parowej
" Parownik, w którym woda jest podgrzewana i doprowadzana do stanu
wrzenia. W parowniku można wydzielić przestrzeń zajmowaną przez
Zawór
odpowietrzający wodę i przestrzeń zajmowaną przez parę wodną. Rozgranicza je
Osuszacz pary
powierzchnia lustra wody, która jest powierzchnią zmiany fazy. W
kotłach wodnorurowych parownikiem są rury, w których płynie woda,
zaś w kotłach płomienicowo-płomieniówkowych funkcję parownika
pełni walczak, który jest podstawowym elementem kotła.
" Podgrzewacz wody zasilającej, stanowi integralną część dużych kotłów
Odbiorniki
pary
wodnorurowych. W kotłach płomienicowo-płomieniówkowych
Woda
podgrzewacz wody zasilającej lub powietrza do spalania (zwany
uzupełniająca
ekonomizerem), może być albo zintegrowany z kotłem, albo dołączany
Odwadniacze
na przewodzie spalinowym za kotłem.
K
ZZ
PZ " Przegrzewacz pary, w którym para nasycona wytworzona w parowniku,
jest doprowadzana do stanu przegrzania. W kotłach wodnorurowych
przegrzewacz wchodzi w skład konstrukcji kotła. Natomiast w kotłach
płomienicowo-płomieniówkowych przegrzewacz pary można dołączyć
na przykład za drugim ciągiem spalin.
Kotły parowe (2)
Przestrzeń
a) Pobór
parowa
Podział kotłów pary
Przestrzeń
" ze względu na materiał
wodna
 stalowe (płomienicowo-płomieniówkowe, Wlot wody
Kotły parowe (3)
zasilającej
wodnorurowe)
Kotły żeliwne
 żeliwne (jednoczęściowe  starego typu)
Pobór pary
Walczak
b)
 żeliwno  stalowe (żeliwny kocioł ze stalowym
Przestrzeń
walczakiem) Przewody parowa
wznośne
Walczak
Przestrzeń
" ze względu na ciśnienie robocze
wodna
 niskociśnieniowe (nadciśnienie pary do 100 kPa
Przewód Kocioł
opadowy
włącznie)
Naczynie
pomocnicze Kocioł
Woda
(butla parowa)
 wysokociśnieniowe (nadciśnienie pary powyżej 100 kPa) zasilająca
kocioł parowy  steam boiler, Dampfkessel,
wytwornica pary  steam generator, Dampferzeuger
Kotły żeliwne: a) klasyczny (starego typu), b) ze stalowym walczakiem
2
Kotły parowe (5)
Kotły parowe (4)
Kotły żeliwne
Kotły żeliwne
" wytwarzane wyłącznie jako kotły niskociśnieniowe
" kocioł żeliwny znajdujący się pod stalowym walczakiem ma
" jednoczęściowe  starego typu, były przez długie lata szeroko
budowę identyczną, jak kocioł wodny i jest całkowicie
wykorzystywane jako kotły opalane paliwami stałymi (praca ciągła)
wypełniony wodą
" po rozpowszechnieniu paliw płynnych (częste włączenia i wyłączenia
" podczas pracy pomiędzy kotłem a walczakiem trwa naturalna
palnika, wychładzanie kotła), miały miejsce częste awarie po 2-3 latach
cyrkulacja wody
eksploatacji, związane z korozją członów na wysokości zwierciadła
" w kotle powstaje mieszanina parowo-wodna, która jako lżejsza,
wody
przewodem wznośnym przepływa do walczaka
" przyczyną były zjawiska związane z nadmiernym dopływem powietrza
do przestrzeni parowej w czasie przerw w pracy, gwałtownym
" schłodzona woda z dolnej części walczaka, wraca do kotła
podgrzewaniem wody w kotle, powodującym osadzanie się na
przewodem opadowym
ściankach kotła soli zawartych w wodzie, dużą zawartością wilgoci w
" zaletą rozwiązania jest niski koszt i wykorzystanie kotła wodnego
parze wodnej podczas częstych uruchamiań kotła
" wady: pod wpływem pary wodnej wytrzymałość żeliwa jest
" w celu zapobiegania negatywnym skutkom w/w zjawisk, zastosowano
mniejsza; znaczna wysokość układu kocioł+walczak
nad kotłami żeliwnymi stalowe walczaki
Kotły parowe (7)
Kotły parowe (6)
Pojemność wodna w kotłach płomienicowo-
Kotły stalowe płomienicowo-płomieniówkowe
płomieniówkowych
" Najczęściej stosowany rodzaj kotłów parowych.
" Ma zasadnicze znaczenie dla eksploatacji kotła.
" Pracują jako kotły nisko- i wysokociśnieniowe, przy czym najwyższe
" Duża pojemność
dopuszczalne ciśnienie nie przekracza zwykle 4 MPa (40 bar), a
wydajność największych jednostek dochodzi do 50 t/h wytwarzanej " wady: długi czas uruchamiania ze stanu zimnego, duże straty
pary. postojowe, dużą ich masę i znaczne rozmiary,
" Ustawienie płomienicy i płomieniówek może być różne, w zależności " zalety: duża odpornością na nagłe zmiany poboru pary, małe wahania
od typu kotła. poziomu wody w kotle; znaczna akumulacyjność cieplna, większe
bezpieczeństwo eksploatacji, mniejsze wymagania co do precyzyjnej
" Zwykle wytwarzane jako konstrukcje trójciągowe
automatyki, zapewnienie ciągłości dostawy pary, nawet przy znacznym
a) b) c)
Płomieniówki Płomieniówki
Płomieniówki
chwilowym wzroście jej poboru (przestrzeń parowa działa jak zasobnik
pary)
" Mała pojemność
" wady: wymagają precyzyjnej kontroli poziomu wody w kotle, większe
zaburzenia powierzchni lustra wody podczas uruchamiania palnika
Płomienica
Płomienica
Płomienice
" zalety: mniejsze rozmiary i masa, szybciej się je uruchamia, mniejsze
a) płomienica położona w osi kotła, b) płomienica położona straty postojowe.
niesymetrycznie, c) kocioł z dwiema płomienicami
Kotły
Kotły parowe (8)
Kotły stalowe
parowe (9)
Kotły stalowe
KD (wodny)
ED (parowy)
Kotły płomienicowo-
Kocioł parowy płomienicowo-płomieniówkowy firmy LOOS
płomieniówkowy firmy Sefako
3
Kotły parowe (11)
Kotły parowe (10)
Kotły stalowe wodnorurowe
Obieg wody
" Przeznaczone do pracy w szerokim zakresie ciśnienia roboczego (do
OG
Skropliny ponad 16 MPa).
z instalacji
Para wtórna " Spotyka się jednostki małe, o mocach kilkudziesięciu kW i wielkie bloki
z rozprężacza
energetyczne o mocach kilkuset MW.
Zbiornik zasilający
" Podział ze względu na sposób przepływu wody:
PZ
" kotły walczakowe z obiegiem naturalnym,
Rozprężacz
Para do
Wymiennik
odsolin " kotły walczakowe z obiegiem wymuszonym,
Woda
podgrzewający wodę
instalacji
Odsoliny
zasilająca
(np. uzupełniającą) " kotły przepływowe.
kocioł
" Do kotłów wodnorurowych zalicza się szybkie wytwornice pary,
przepływowe kotły wodnorurowe o małych mocach (do kilku MW),
K
pracującymi przy niższym ciśnieniu (do ok. 3 MPa).
SUW
" Wytwornice pary charakteryzuje jednak odmienna budowa, inne
przeznaczenie i zasady eksploatacji, w porównaniu z pozostałymi
Woda
uzupełniająca
Odmuliny
kotłami wodnorurowymi.
Woda zimna
" Stanowić mogą alternatywę w stosunku do mniejszych kotłów
Schładzacz
płomienicowo-płomieniówkowych.
mieszalnikowy
Kotły parowe (12) Kotły parowe (13)
Szybkodziałające wytwornice pary Szybkodziałające wytwornice pary
Rozdzielacz parowy
ZB
a)
PI P PC
max
para
spaliny
Rozdzielacz parowy
b)
powietrze
PI P PC
max
do spalania
Rurki z parą
spaliny
(zróżnicowany
ZB
II ciąg
rozstaw)
spalin
Rurki z wodą
Rurki z parą
para
I ciąg
spalin
Rurki z wodą
woda
zasilająca
woda zasilająca odprowadzenie
kondensatu wykroplonego
podgrzewanie
ze spalin
odprowadzenie powietrza do spalania
kondensatu wykroplonego
ze spalin
Wytwornica pary pozioma (LOOS) Wytwornice pary stojące: a) CERTUSS, b) CLAYTON
Kotły parowe (14) Kotły parowe (15)
Szybkodziałające wytwornice pary Wytwornica pary i kocioł parowy
powrót skroplin
z instalacji
rura oparowa
Zbiornik
zasilający
para
do instalacji
spaliny
woda
uzupełniająca
Wytwornica
woda
pary
zasilająca
Stacja
uzdatniania
wody
Pompa
Dozownik
zasilająca
środków
chemicznych
Porównanie wielkości urządzeń o podobnej mocy: wytwornica pary i kocioł
Schemat obiegu wody z instalacją z wytwornicą pary parowy o dużej pojemności wodnej (firma LOOS)
4
Kotły parowe (16)
Zastosowanie szybkodziałających wytwornic pary
" Zapotrzebowanie pary jest okresowe, tzn. są długie przerwy pomiędzy
kolejnymi poborami pary. W takiej sytuacji niewskazane jest stosowanie
kotłów płomienicowo-płomieniówkowych, przeznaczonych do pracy
ciągłej (długi czas uruchomienia ze stanu zimnego, wysokie straty
postojowe).
" Nie ma wysokich wymagań odnośnie jakości pary oraz utrzymania
stałego ciśnienia i temperatury pary.
" Wymagany strumień pary jest wielkością stałą lub jego zmiany są
niewielkie. Dostosowuje się wtedy wielkość wytwornicy do rzeczywistego
poboru pary. Praca palnika jest wtedy stabilna (mała liczba włączeń i
wyłączeń). Ponadto łatwo jest zsynchronizować pracę palnika i pompy.
" Wymagane jest szybkie, impulsowe doprowadzenie pary do odbiornika
(np. w ciągu kilku minut).
" Jako urządzenie szczytowe w kotłowniach z kotłami parowymi.
" Jako rezerwowe zródło ciepła.
5


Wyszukiwarka