Kotły płomienicowe:

Zalety:

• Duża pojemność wodna

• Prosta budowa, długi żywot, pewność działania

Wady:

• Mała wydajność

• Długi czas rozruchu

• Duże zapotrzebowanie na miejsce

• Niska sprawność

Kocioł płomienicowo-płomieniówkowy- płomienica( rura o dużej średnicy i płomienica- rura o małej średnicy , ich liczba waha się od kilkudziesięciu do kilkuset. kotły jednopłomienicowe( z dwoma zestawami płomieniówek , lub dwupłomienicowe.

Spaliny płyną wewnątrz płomienicy pokonują drogę przypominającą literę S płyną najpierw płomienicą ( przodu do tyłu),a potem płomieniówkami z powrotem.

Największą wadą płomieniówek: jest że szybko się brudzą

i są czyszczone szczotkami drucianymi.

• Kotły płomienicowo-płomieniówkowe są opalane gazem lub olejem opałowym 80-90%

• Zakłady o dużej produkcji wykorzystuje kotły opłomkowe wodno-rurkowe.

• Mała pojemność wodna

• Powierzchnia ogrzewaną stanowią rury o małej średnicy za opłomkami

• Wypełnione wodą, para lub woda i parą

W kotłach opłomkowych odparowanie wody zachodzi w opłomkach , a oddzielenie pary od wody w walczakach.

Kotły opłomkowe:

• Duża wydajność

• Wysokie ciśnienie robocze

• Maja wysokość sprawność.

Przenoszenie ciepła zachodzi na dwa sposoby:

• Opromieniowane -przenoszenie ciepła przez promieniowanie oznaczane „O”

• Opromieniowane i konwekcyjnie „OK.”

Np. OKR5- opromieniowane i konwekcyjny ,R- ruszt, o wydajność 5t /h

OR-10- kocioł z odprowadzanie ciepła opromieniowym, rusztem i wydajnością 10 t/h pary.

• W kotłach opłomkowych walczaki połączone są 3 pękami opłomkowymi,

• Spaliny z komory paleniska są przenoszone za pomocą ścianek wzdłuż poprzedzającego pęku opłonek , następnie ku dołowi przez podgrzewacz pary i dalej ku górze wzdłuż pierwszego zespołu opłonek .

• Woda walczaka głównego poprzez opłonki pęku pionowego do walczaka pionowego i walczaka dolnego.

• |dolne opłomki wyrównują poziom wody w walczakach

• Górne opłomki odprowadzają pary z walczaka górnego do walczaka głównego.

Kotły przepływowe- jednokrotny przepływ wody przez układ ciśnieniowy kotła.

Woda ulega podgrzaniu i odparowaniu , a para wodna osuszeniu i przegrzaniu . Brak krążenia wody i separacji pary od wody (brak walczaków) .

GOSPODARKA CIEPLNA W KOTŁOWNI

Kocioł parowy rozpatrujemy jako:

• Jako źródło start ciepła

• W jaki sposób mogą one być eliminowane lub ograniczone

W procesie przemiany w kotle parowym , woda zostaje odparowana, a para wodna jest nośnikiem energii cieplnej , a spaliny zmieszane z powietrzem usuwane do atmosfery.

• Każda przemiana obarczona jest pewnymi stratami

• Przemiany w urządzeniach, w którym jest realizowany proces, istotnym parametrem jest jego sprawność( co jest miernikiem jakości procesu)

Sprawność- stosunek energii użytecznej odprowadzonej z urządzenia kotłowego w postaci pary do energii doprowadzonej z paliwem:

strumień masowy powstałej pary kg/h

strumień masowy doprowadzonego paliwa kg/h

wartość opałowa paliwa kJ/kg

entalpia pary i wody w kJ/kg

• Sprawność można tez wyrazić za pomocą strat ciepła :

- sprawność

suma strat ciepła

strata kominowa w %

strata spalania niezupełnego %

starta spalanie niecałkowitego %

strata promieniowania i konwekcji %

Im sprawność bliższa 100% tym mniejsze straty ciepła.

• Kotły opalane węglem kamiennym z paleniskiem ręcznym 40-60%

• Kotły opalane węglem kamiennym z paleniskiem mechanicznym 65-75%

• Kotły opalane olejem opałowym lub gazem 80-90%

Sprawność w dużej mierze zależy od: rodzaju paliwa, budowy i ilości dostarczanego powietrza.

1. Strata kominowa - wynika z tego, że spaliny opuszczające kocioł są gorące i wynoszą strumień ciepła na zewnątrz.. Zależy m.in. od temperatury gazów spalinowych i jest strata nieuniknioną . ( im temperatura niższa tym straty ciepła niższa.

Niemożna doprowadzić do obniżenia temperatury spalin poniżej granicy (punktu rosy). Doprowadza to kondensacji pary spalin, wykroplenie parowodnej i SO2 powoduje powstawanie środowiska agresywnego - korozja kotła.

Dotyczy wyłącznie kotłów tradycyjnych, a nie kotłów kondensacyjnych.

Temperatura spalin zależy od: temperatury powietrza doprowadzonego do paleniska kotła ( zmiana temperatury o 1 C powoduje zmiana temperatury spalin o 0,5C).

• Stan powierzchni ogrzewanych ( zanieczyszczenie powodują wzrost stary powierzchni oporowych - wzrost temperatury spalin.

• Strumienia spalin ( im więcej powierza tym strumień większy i większe straty cieplne)

• Zmniejszenie straty kominowej - nie może doprowadzić do spalania niecałkowitego ( CO), bo spowodowałoby to pochłonięcie zysków z ograniczenia straty kominowej przez dodatkowe stary ciepła.

• Wzór: Stiegferta

objętość spalin
wsp. zależny od rodzaju paliwa

ciepło właściwe spalin
udział masowy .

temperatura powietrza

temperatura spalin

2.Strata niezupełnego spalania

• Nieprawidłowy proces spalania

• Powstają gazy palne (CO)

• Wydzielanie mniej energii podczas spalania

Udział masowy węgla

udziały procentowe w %.

Strata niezupełnego spalania- ograniczana przez :

• Równomierne podawanie paliwa- (ruszt mechaniczny i wasrtwnica)

• Stosowany podmuch strefowy

• Przy opalaniu olejem gazem regulacja doprowadzane powietrza.

3. Strata nie całkowitego spalania:

• Straty przesypu- przesypywanie się drobnych cząstek przez szczeliny powietrzne w ruszcie.

• Straty w żużlu- żużel zawiera cząstki nie spalonego koksu.

• Straty w popiele lotnym- wynika z unoszenia się drobnych cząstek/ziaren węgła poza komorę paleniskową.

Zależy od:

• Wielkości szczelin w ruszcie

• Rodzaju i granulacji paliwa

• Obciążenia rusztu

• Zawartości popiołu.

Straty ciepła zależą od :

• Typ kotła i izolacji

• W małych i źle izolowanych kotłach dochodzą do 10%

• Straty procentowo mniejsze w dużych kotłach i nie przekraczają 0,5 %

EKSPLOATACJA KOTŁA PAROWEGO

• Wymaga nie przestrzegania odpowiednich warunków eksploatacyjnych

• Sprawność odnosi się do warunków ustalonych - warunków w których rozkład temperatury jest stały w czasie.

• W przypadku wyłączenie kotła i w czasie ponownego rozruchu występują dodatkowe straty ciepła.

• Za pomocą sprawności średniej określana jest charakterystyka kotła.

straty w warunkach ustalonych

straty dodatkowe w warunkach nieustalonych

ciepło doprowadzone

Sprawność średnia jest niższa od sprawności w warunkach ustalonych (dodatkowe straty ciepła )

Przy rozruchu straty:

• Rośnie straty niecałkowitego spalania (wydłużenie czasu spalania - niska temperatura paleniska

• Rośnie strata kominowa- z powodu wyższego współczynnika nadmiaru powietrza

• Cześć ciepła zużyta na ogrzewanie wody w kotle ulega rozproszeniu

Zmiana sprawności w czasie:

• Najwyższa sprawność występuje przez określony czas

• Nierównomierne zapotrzebowanie na parę powoduje nie równomierne obciążenie kotła i spadek sprawności

• Maksymalna sprawność uzyskiwana jest przy określonym obciążeniu powodowanym w strumieniu masowym pracy lub 5 max. wydajności.

• Maksymalna wydajność oznacza najbardziej ekonomiczna prace kotła

• Nie wszystkie kotły reagują jednakowo na obciążenie zmienne

• Ważne jest uzyskiwanie wysokiej sprawności szerokich zmianach obciążenia - krzywa sprawności przebiega płasko .

Sprawność w funkcji obciążenia

• W kotle płomienicowym duża pojemność wodna i uzyskiwana jest wysoka sprawność w szerokim zakresie obciążeń , w opłomykowym sprawność wyższa ale w małym zakresie obciążeń

• Η=f(Ob.) wpływa na dobór kotła do pracy

Każdy kocioł posiada charakterystykę energetyczna przedstawianą na wykresie : podając zależność η i jak zużycie jednostkowe paliwa (Bi) od obciążeń cieplnych (Q).

• Najbardziej optymalne warunki w strefie ekonomicznej - sprawność najwyższa i jednostkowe zużycie paliw jest najmniejsze. Sprawność wysoka w szerokim zakresie obciążeń

• W strefie nieroboczej- warunki nie ekonomicznej ( czas rozruchu kotła) niska sprawność, wysokie zużycie paliwa i

• W strefie forsowania- zwiększenie obciążenie uzyskuje się przy niższej wydajności i przy wyższym jednostkowym zużyciu paliwa.

Zasobnik ciepła(pary) wykorzystywany jest przy nierównomiernym obciążeniu kotła, gdy są krótkotrwałe szczyty obciążenia, dzięki niemu , można zmienić liczbę pracujących kotłów lub zmniejszyć liczbę instalowanych kotłów.

Zasobnik ciepła - ciśnieniowy zbiornik , cylindryczny o dużej pojemności wodnej. W przemyśle spożywczym wykorzystywane są zasobniki Ruthsa ( pracują przy zmiennym ciśnieniu.) . Izolowany walczak wypełniony woda w 90%, do tego zbiornika doprowadzana jest para za pomocą dysz ( bezprzeponowa wymiana ciepła), powoduje intensywne mieszanie wody w zbiorniku)

1. przy zbyt dużej produkcji pary w stosunku do zapotrzebowania, to zamiast zmniejszać objętość lub wyłączać kocioł , to nadmiar pary jest transportowany do zasobnika i tam skrapla się oddaje ciepło , a woda w zbiorniku ogrzewa się ( jej entalpia rośnie) - okres ładowania zasobnika. Entalpia rośnie d o ciśnienia p1.

2. A przy zwiększonym zapotrzebowaniu na parę , obniżamy ciśnienie w zbiorniku p1 do p2 i następuje proces wrzenia wody i powstaje dodatkowa porcja pary pobierana zasobnika.-okres rozładowania zasobnika)

Zasobnik pracuje przy zmianach ciśnienia (p1-p2). Przy P1 gromadzenie pary a przy P2 rozładowanie.

Obciążenie przy zastosowaniu zbiornika

• Zdolność akumulacyjna zbiornika zależy od: pojemności wodnej i różnicy ciśnień przy którym pracuje

• Przy różnicy ciśnienia 2-1,5 MPa uzyskujemy do 20 kg pary

Zalety:

• Równomierna praca kotłów (prace przy ekonomicznych obciążeniach, brak chwilowych przeciążeń.)

• Zmniejszenie liczby pracujących kotłów- za miast uruchamiania następnego kotła przy większym zapotrzebowaniu , można wykorzystać zasobnik co zmniejsza straty związane z rozruchem kolejnego kotła.

• Możliwość pracy kotłów przy mniejszym ciśnieniu w wyniku zwiększonej zdolności akumulacyjnej ( akumulacja ciepła)

Gospodarka energetyczna polega na:

• Prawidłowym spalaniu

• Odprowadzaniu spalin we właściwej temperaturze

• Stosowanie odpowiedniego paliwa przystosowanego do konstrukcji rusztu.

• Utrzymanie kotła i urządzeń pomocniczych w należytym stanie technicznym

• Eksploatacja warunkach ustalonych przy właściwym obciążeniu.

• Stosowanie właściwej jakości wody.

---