Upload
mahir
View
250
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/24/2019 Ep Predavanje t05
1/40
1 Energetska proizvodnja
Vsebina:- razvoj in karakteristike parnih kotlov- deli parnih kotlov- ogrevalne povrine
Parni kotli - I
7/24/2019 Ep Predavanje t05
2/40
2 Energetska proizvodnja
Zgodovinski pregled razumevanja toplote
Da je toplota energija, ki prehaja iz toplejega telesa na hladneje telo, je ele
leta 1840 pokazal J.R.Mayer. Prej je dolgo asa prevladovala teorija, da pod pritiskom
temperaturne diference prehaja neuniljiv fluid, ki ga je Lavoisier imenoval kalorik.Koliina tega fluida se je merila v kalorijah.
Spoznanje, da je toplota ena od oblik energije je leta 1847 dokonno potrdil J.P. Joule
z eksperimentom s katerim je dokazal, da se del mehanskega dela spremeni v toploto.
Za pojav toplote je potrebna temperaturna razlika. Toplo telo vsebuje notranjo energijo,ki se vea, kadar iz toplejega telesa dovajamo toploto in manja, ko toploto odvajamo
v hladneje telo.
Ta spoznanja utemeljuje prvi glavni zakon termodinamike, ki pravi, da je toplota posebnavrsta energije za katero velja zakon o ohranitvi energije.
Parni kotli - generatorji toplote
7/24/2019 Ep Predavanje t05
3/40
3 Energetska proizvodnja
Eksergija in anergija toplote
delovnasnov
SS
T
T
T
T
Q
a)
S
T
T
T
T
S
E
b)
S
T
S
A
Tc)
kroniproces
nosilec (vir)
toplote
Okolica
d)
Q = E + A
E = W
Q = A
vir
toplote
Eksergija in anergija toplote ter prirast entropije pri prehodu toplote iz vira toplote na
delovno snov (v kotlu oz. kronega procesa).
7/24/2019 Ep Predavanje t05
4/40
4 Energetska proizvodnja
Parni kotli
kotel parna
turbina
kondenzator
napajalna
rpalka
Osnovni elementi parnega kronega
delovnega procesa
1
2
3
4
7/24/2019 Ep Predavanje t05
5/40
5 Energetska proizvodnja
Parni kotli
o
36
2
1 4
550
~~
3T / C
s/ (kJ/(kg K))
T
Potek parnega delovnega kronega procesa v diagramu T-s.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
6/40
6 Energetska proizvodnja
Parni kotli
1
2'
2 3'3
4 4'
Tnv
Tup
Tp
QGV
QUP
QPP
x=0
pi=
ko
nst
.
=1
pp
=konst
.
T
s
x
Dovedeni toplotni tokovi v posameznih ogrevalnih povrinah parnega kotla.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
7/40
7 Energetska proizvodnja
Parni kotli
Specifi
ni volumen vodne pare v odvisnosti od tlaka in temperature.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
8/40
8 Energetska proizvodnja
Parni kotli
Specifina entalpija vodne pare v odvisnosti od tlaka in temperature.
K
7/24/2019 Ep Predavanje t05
9/40
9 Energetska proizvodnja
Parni kotli
1
a
1'
5
btm, do, (1 b)tm, do, (1 2)
(Q/m) / (kW/kg)
t/C
2
2'
4 3
p'
p
tm, do, (1' 2')
Priblievanje srednje temperature dovoda toplote tm v delovni medij (1-2) proti
temperaturi dimnih plinov kot vira toplote (3-5), zmanjuje generirano entropijo
in uni
eno eksergijo. Posledica je pove
anje razpololjivega dela iz procesa.
Velikost temperaturne diference med
srednjo temperaturo dimnih plinov (vira
toplote) in srednjo temperaturo delov-
nega medija, je proporcionalna velikostigenerirane entropije. Temperaturno
diferenco manjamo z vianjem tlaka
delovnega medija, voda-para.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
10/40
10 Energetska proizvodnja
Parni kotli
Potek temperatur dimnih plinov in delovne snovi v parnem kronem procesu
A temperatura dimnih plinov v kotlu
B temperatura delovne snovi v
kronem procesu
C temperatura okolice
Za viji izkoristek kronega procesa
moramo v kotlu zagotoviti im manjo
razliko med temperaturama A in B.
Zmanjati moramo rafirano povrino.
V t-Q diagramu so:
7/24/2019 Ep Predavanje t05
11/40
11 Energetska proizvodnja
Parni kotli
Vianje tlaka v parnem kotlu omogoa vianje srednje temperatura dovoda toplote.
Tlak lahko viamo v podkrtinem in nadkrtitinem podroju. Pri tlakih nijih od kritinega
obstaja pri uparjanju lonica med vodno in parno fazo, pri nadkritinih tlakih pa voda zvezno
prehaja v paro in zato pri uparjanju ni ve vodne povrine kot lonice med vodo in paro.
Zaradi tega je konstrukcija kotlov z nadkritinimi in podkritinimi tlaki drugana.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
12/40
12 Energetska proizvodnja
Parni kotli
Izvedba parnega postrojenja z ukrepi za vianje srednje temperature dovoda toplote: visok tlak pare,
visoka konna temperatura svee pare,
visoka temperatura napajalne vode z izvedbo regenerativnega gretja,
ponovno pregrevanje pare po vmesni ekspanziji, do im vijih temperatur
7/24/2019 Ep Predavanje t05
13/40
13 Energetska proizvodnja
Parni kotli
Shematski prikaz parnega kotla z vsemi osnovnimi elementi; varnostni ventil,
vodokaz, protipovratni ventil na napajalnem vodu, izpust mulja kaluenje.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
14/40
14 Energetska proizvodnja
Parni kotli - vrste
Shematski prikaz mnogovodnega kotla.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
15/40
15 Energetska proizvodnja
Parni kotli - vrste
Mnogovodni ali dimnocevni
Znailnost:
niji parametri pare: tlak do 27 bar,
zmogljivost do 30 t/h, suho nasiena para
7/24/2019 Ep Predavanje t05
16/40
16 Energetska proizvodnja
Prednosti:
blok izvedba. Naprava je dobavljiva v kompletu. Postavi se na temelje, priklopi seelektrino energijo, gorivo, napajalno vodo, parovod in dimnik. Cenena montaa inenostavna prestavitev na drugo lokacijo.
ker vsebuje veliko koliino vrele vode ima veliko toplotno vztrajnosti in deluje kot parniakumulator. Mone kratkotrajne preobremenitve. To je lahko tudi slabost, kerpotrebujemo dalj asa za vzpostavitev zaetnih pogojev.
enostavna konstrukcija, ki zahteva malo vzdrevanja
navadno imajo en gorilnik, kar pomeni enostaven nadzorno-upravljalski sistem
zgornja meja za tlak je ~27 bar, veina kotlov obratuje pri tlakih nijih od 17 bar
veina industrijskih kotlov proizvaja suho nasieno paro
Pomanjkljivosti: maksimalna zmogljivost ~30 t/h, za veje pretoke kombinacija ve kotlov
velika povrina plaa omejuje maksimalni tlak ~27 bar, viji tlaki vodocevni kotli
Parni kotli - vrste
Mnogovodni ali dimnocevni
7/24/2019 Ep Predavanje t05
17/40
17 Energetska proizvodnja
vodokaz
varnostna ventila
mnogovodni kotel, max. zmogljivost20 t/h, max. tlak 20 bar
Parni kotli mnogovodni, dimnocevni
7/24/2019 Ep Predavanje t05
18/40
18 Energetska proizvodnja
Parni kotli vodocevni parni kotel
2
1
4
2
3 5
6
7
2
Sevalni, malovodni kotel.
1 padni vod za napajanje uparjalnika
2 cevi uparjalnika
3 boben
4 cevi sekcije
5 pregrevalnik
6 cevni grelnik vode7 litoelezni grelnik vode
Manji pretoki/toplotne moido 300 MW se smatrajo kotindustrijski kotli, najveji kotlipa so termoelektrarniki
7/24/2019 Ep Predavanje t05
19/40
19 Energetska proizvodnja
Parni kotli vodocevni parni kotel - industrijski
Sevalni kotli, kapljevita goriva trdna goriva
7/24/2019 Ep Predavanje t05
20/40
20 Energetska proizvodnja
Parni kotli vodocevni parni kotel - termoelektrarniki
TE otanj, kotla bloka 5 in bloka 4
obmojebo
doegabloka6
7/24/2019 Ep Predavanje t05
21/40
21 Energetska proizvodnja
Parni kotli vodocevni parni kotel - termoelektrarniki
TE otanj, blok 5, poraba lignita do 100 kg/s
7/24/2019 Ep Predavanje t05
22/40
22 Energetska proizvodnja
Parni kotli ogrevalne povrine
Teoretini potek procesa v kotlu
poteka po izobari. Imamo izobarni
dovod toplote.
Primer: V kotel vstopa napajalna
voda s temperaturo 120 C in tlakom100 bar (1). V kotlu se voda upari in
para se do izstopa iz kotla pegreje
na 480 C pri tlaku 100 bar (4).
Vmesna stanja so: (2) vrela voda,(3) suho nasiena para.
Temu procesu so v kotlu namenjene
naslednje ogrevalne povrine:
GV grelnik vodeUP uparjalnik
PP pregrevalnik pare.
1
2
3
4
PP
UP
GV
7/24/2019 Ep Predavanje t05
23/40
23 Energetska proizvodnja
Parni kotli razporeditev ogrevalnih povrin
Oznaevanje temperatur okoli ogrevalnih povrin na strani ogrevanega medijain dimnih plinov na vstopu in izstopu iz paketov. V ogrevalnih povrinah se
segrevajo voda in para. Grelnik zraka (GZ) ne tejemo med ogrevalne povrine.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
24/40
24 Energetska proizvodnja
Parni kotli toplotni tokovi v ogrevalnih povrinah
7/24/2019 Ep Predavanje t05
25/40
25 Energetska proizvodnja
Parni kotli toplotna mokotla
Toplotna mo kotla je vsota toplotnih moi ogrevalnih povrin.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
26/40
26 Energetska proizvodnja
Parni kotli razpololjiva toplotna mokotlov
Razpololjiva toplota iz dimnih plinov
Razpololjiva toplota dimnih plinov v kotlu ali drugi energetski napravi je odvisna od
temperaturnega intervala v katerem se toplota iz dimnih plinov odvzema. Torej od najvije
temperature pri kateri se prehod toplote pri
ne, do najnije temperature, pri kateriprenehamo ohlajati dimne pline.
Najvija mona temperatura plamena v kuriu dejansko ni doseena, ker se toplota e med
procesom zgorevanja s sevanjem prenaa na okolico. Okolico plamena pri parnih kotlih
predstavlja uparjalnik oziroma cevi uparjalnika. Razpololjivo toploto pri najviji temperaturi
moramo torej izraunati. Doloimo jo kot teoretino temperaturo zgorevanja.
Najnijo temperaturo dimnih plinov za zadnjo ogrevalno povrino pa doloimo glede na:
- temperaturo rosia temperatura kondenzacija veplene kisline v dimnih plinih,
- temperaturo kondenzacije vodne pare v dimnih plinih ali
- temperature (toplote), ki jo potrebujemo pri procesih ienja dimnih plinov pred vstopom v dimnik- temperature dimnih plinov pri izstopu iz dimnika v okolico zaradi vzgonskega dviga v atmosfero
7/24/2019 Ep Predavanje t05
27/40
27 Energetska proizvodnja
Parni kotli temperature dimnih plinov na izstopu
Temperatura kondenzacije vodne pare v dimnih plinih iz kurilnega olja.
Diagram Hd td za dimne pline iz ekstra lahkega kurilnega olja z upotevanjem kondenzacijske toplote vodne pare v
dimnih plinih. V tabeli so predstavljene zaetne temperature kondenzacije vodne pare.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
28/40
28 Energetska proizvodnja
Parni kotli ogrevalne povrine
Shematski prikaz ogrevalnih
povrin kotla na bloku 5 v TE otanj
viina kotla ~100 m, celotna masa kotla
~15.000 t, dolina cevi ~ 460 km,
max. poraba premoga ~360 t/h ali 100 kg/s
7/24/2019 Ep Predavanje t05
29/40
29 Energetska proizvodnja
Parni kotli ogrevalne povrine, cevi uparjalnika
Cevni skelet uparjalnika pri kotlu z naravno cirkulacijo
7/24/2019 Ep Predavanje t05
30/40
30 Energetska proizvodnja
Parni kotli ogrevalne povrine, zavesni pregrevalniki
Sevalni, zavesni pregrevalnik je nameen na vrhu kuria v obliki viseih zaves.
Dimni plini teejo skozi prostor med zavesami.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
31/40
31 Energetska proizvodnja
Parni kotli ogrevalne povrine, cevni, paketni pregrevalniki
Dvodelni, konvektivni, pokonni pregrevalnik. Dimni plini se pretakajo skozi cevne pakete.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
32/40
32 Energetska proizvodnja
Parni kotli ogrevalne povrine, paketi cevnih, leeih pregrevalnikov
Cevni paketi leeih pregrevalnikov in
cevnega grelnika vode, ki je nameen
povsem na vrhu. Konstrukciji na sliki je
potrebno namestiti e razdelilne in
zbiralne komore za vsak cevni paket in
dimnotesne stene ter izolacijo dimnega
kanala.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
33/40
33 Energetska proizvodnja
Parni kotli ogrevalne povrine, paketi cevnih, leeih pregrevalnikov
Cevni paketi leeih pregrevalnikov pred montao, zloeni na gradbiu
7/24/2019 Ep Predavanje t05
34/40
34 Energetska proizvodnja
Parni kotli boben
Boben je element, ki povezuje grelnik vode, uparjalnik in pregrevalnik pare. Njegov namen
je, da louje vodno in parno fazo vlane pare ter poilja vodo v uparjalnik in paro v pregrevalnik.
7/24/2019 Ep Predavanje t05
35/40
35 Energetska proizvodnja
Parni kotli grelniki zraka
Rotacijski, regenerativni grelnik zraka tipa Ljungstrm
P i k tli l iki k
7/24/2019 Ep Predavanje t05
36/40
36 Energetska proizvodnja
Parni kotli grelniki zraka
Rekuperativni, cevni GZ Rekuperativni, ploati GZ
P i k tli k j i i
7/24/2019 Ep Predavanje t05
37/40
37 Energetska proizvodnja
Parni kotli kurjava, priprava goriva
Sistem za pripravo tekega kurilnega olja pred gorilnikom. Olje je potrebno segreti, da
dosee eleno viskoznost, zviati tlak na zahtevan nivo, odstraniti trdne delce v filtru in
omogoiti reguliranje masnega pretoka skozi gorilnik.
P i k tli k j l i t
7/24/2019 Ep Predavanje t05
38/40
38 Energetska proizvodnja
Parni kotli kurjava, zgorevalni prostor
Cevni skelet kotnocevnega kotla. Padne in dvine cevi (1) so nameene v vogalihter povezane z razdelilnimi komorami (2), iz katerih so napajane cevi uparjalnika (3),
ki so postavljene ob stene kuria. Razviden je e pregrevalnik (4) ter cevi, ki vraajo
zmes vode in pare v boben (5,6), iz katerega se voda zopet poilja po padnih
ceveh (1) v uparjalnik.
Parni kotli kurjava kurjenje lesnih ostankov
7/24/2019 Ep Predavanje t05
39/40
39 Energetska proizvodnja
Parni kotli - kurjava, kurjenje lesnih ostankov
Parni kotli nosilna konstrukcija
7/24/2019 Ep Predavanje t05
40/40
40 Energetska proizvodnja
Parni kotli nosilna konstrukcija
Nosilna konstrukcija kotla na
bloku 5 v TE otanj med montao.