POSTROJENJA I INSTALACIJE POD PRITISKOM

dr Miomir Raos, red. prof. Milica Nikodijević

Osnovna podela sudova pod pritiskom: • grejani sudovi (energetski kotlovi ili sudovi sa ložištem) • negrejani sudovi (sudovi bez ložišta)

Grejani sudovi Grejani sudovi su svi oni sudovi čiji je sadržaj na bilo koji način zagrejan, ili se greje

U grejane sudove spadaju: • parni kotlovi • parni sudovi • pregrejači pare • zagrejači vode • posebni autoklavi Tehničkim propisom za izgradnju i upotrebu parnih kotlova, parnih sudova, pregrejača para i zagrejača vode, defenisane su pojedine vrste ovih sudova.

Parni kotlovi Pod pojmom kotao, podrazumeva se svaki sud u kome se na pritisku višem od atmosferskog odvija neki proces uz dovođenje ili oslobađanje toplote. Kotao je zatvorena posuda (sud) u kojoj se voda ili neki drugi medij zagreva. Najčešći grejani medij u kotlu je voda, svi drugi mediji se upotrebljavaju veoma retko.

Kotlovi s vodom dele se na: • kotlove za zagrevanje vode (topla voda se koristi za zagrevanje;

npr. centralno grejanje) • kotlove koji greju vodu i proizvode paru

Takvi kotlovi se nazivaju parni kotlovili ili generatori pare. Njihova veličina, pritisak, temperatura I količina proizvedene pare zavise od specifičnosti namene i mesta gde su ugrađeni.

Parni kotao - zatvoren sud u kome se razvija vodena para sa pritiskom višim od atmosferskog Izuzetak od ovoga čine mali parni kotlovi kod kojih je proizvod iz broja bari najvišeg dozvoljenog radnog pritiska i broja litara ukupne sadržine manji od 20, pod uslovom da su ovi kotlovi snabdeveni sa po jednim ventilom sigurnosti, manometrom i vodokasom (u smislu tehničkih propisa)

PODELA PARNIH KOTLOVA

Postoji više vrsta parnih kotlova, različitih po izgledu, nameni, pritisku, temperaturi,…

Podela kotlova prema radnom pritisku: • Nisko-pritisne (do 7 bara) • Srednje-pritisne (do 22 bara) • Visoko-pritisne (preko 22 bara) Prema vrsti pare koju proizvode: • mokru paru • zasićenu paru • suvu paru

PODELA PARNIH KOTLOVA Prema količini proizvedene pare, delimo ih na kotlove: • malog kapaciteta • srednjeg kapaciteta • velikog kapaciteta

Po svojim konstrukcijskim osobinama: • Vatrocevni kotlovi • Vodocevni kotlovi

Po gorivu koje upotrebljavaju, tj. vrsti ložišta: • kotlovi na ugalj • kotlovi na tečna goriva (nafta, lož ulje,...)

Prema smeru strujanja vodene pare kroz turbinu: • Aksijalni • Radijalni

Prema delovanju vodene pare na lopatice rotora: • Akcione • Reakcione

Prema svojoj pokretljivosti, parni kotlovi mogu biti: • Stabilni, nepokretni, polustabilni, polupokretni, lokomobilni,

pokretni

U praksi se najčešće koriste stabilni kotlovi, a polustabilni i pokretni se potiskuju.

Prema veličini vodenog prostora mogu biti sa: • velikim vodenim prostorom • malim vodenim prostorom

Mali parni kotlovi su definisani sledećim uslovima: • sadržina vode do linije najnižeg vodostaja ne prelazi 1 m3 • radni pritisak nije veći od 6 bar • unutrašnji prečnik do 1200 mm Srednji parni kotlovi su definisani sledećim uslovima: • sadržina vode do linije najnižeg vodostanja da je do 1.5 m3 • radni pritisak do 12 bar • unutrašnji prečnik do 1300 mm Veliki parni kotlovi su svi ostali kotlovi

Materijali kotla i delovi

Pri izradi kotla koriste se razni materijali prema zahtevanim svojstava materijala. Vrsta materijala zavisi od dela kotla koji se izrađuje.

Glavni delovi kotla su: • ložište s gorionikom • cevni snop • obloga • armatura

Telo kotla s ložištem i cevnom pločom je najčešće napravljeno od: • cementiranog čelika • nerđajučih čelika • livenog gvožđa

Obloga kotla je najčešće napravljena od termoizolacionih materijala (za izolaciju ložišta se najčešće upotrebljavaju šamotne opeke).

Na kotlu se mogu naći: • gorionik - uređaj za gorenje, tj. proizvodnju toplote • sigurnosni ventili - sprečava prekomeran rast pritiska u

kotlu i njegovu eksploziju • ventili ispusta na dnu kotla • glavni ventil • napojni ventil - nepovratni ventil na liniji napojne vode • ventil za odzračivanje • ventil za odpenjivanje • manometri • senzori automatike • poklopci za pregled i čišćenje • pločica sa imenom i podacima

Smeštaj parnih kotlova

Zavisno od svoje konstrukcije kotlovi mogu biti smešteni :

• u objekte • pod nadstrešnicom • na otvorenom prostoru Kod smeštaja kotlova u zatvorene prostore mora se omogućiti nesmetano širenje eksplozionog talasa (u slučaju eksplozije ) To se omogućava, ili preko lake krovne konstrukcije, ili bočno, preko zidova od lakog materijala.

Mere zaštite pri radu sa parnim kotlovima

Propisane su ″Tehničkim propisima za izradu i upotrebu parnih kotlova, parnih sudova, pregrejača pare i zagrejača vode″ i sastoje se u sledećem:

Visina vodostanja: najniže vodostanje ne sme biti ispod 100 mm iznad najvišeg mesta vatrene linije ili vatrenih kanala

Kod kotlova kod kojih je površina vode najnižeg vodostanja manja od 1,3 ukupne površine rešetke, ovo odstojanje mora biti najmanje 150 mm

Bez obzira na nagib pod kojim kotao radi, mora se osigurati propisano najniže vodostanje

Uređaj za napajanje

Svaki parni kotao mora imati najmanje dva uređaja za napajanje vodom. Pogoni i instalacije ovih uređaja moraju biti nezavisni (u praksi se najčešće koriste pumpe sa električnim pogonom i sa parnim pogonom)

Ukoliko više parnih kotlova snabdevaju parom istu mrežu i ako rade sa istim radnim pritiskom, onda se u pogledu napajanja smatraju kao jedan parni kotao (mogu imati zajednička dva uređaja za napajanje sa različitim pogonima)

Ovo se može odobriti i u slučajevima kada je razlika pritisaka između pojedinih kotlova neznatna (1-2 bar)

Uređaji za napajanje moraju biti kapaciteta dovoljnog da obezbede kotao vodom

Za male kotlove, naročito za lokomobilne (pokretne) kotlove, ako im grejna površina nije veća od 16 m2 dozvoljen je i jedan uređaj za napajanje kotla vodom

Korišćenje ručne pumpe za napajanje kotla vodom, kao drugog uređaja, je dozvoljeno samo ako proizvod zagrevne površine kotla u m2 i najvišeg radnog pritiska u bar ne prelazi 80.

Samo jedna ručna pupma, može se koristiti u izuzetnim slučajevima, i to ako proizvod zapremine kotla u m3 i radnog pritiska u bar ne prelazi 50.

Napajanje kotla neposredno iz vodovodne mreže može se koristiti samo ako je pritisak vode u mreži stalno viši za 2 bar od pritiska pare u kotlu, koji ne sme biti viši od 8 bar i pod uslovom da postoji druga mogućnost napajanja

U napojnom vodu, što bliže kotlu, mora biti ugrađen povratni ventil, koji se po prestanku napajanja automatski zatvara pod dejstvom pritiska iz kotla

Da bi se izbeglo pražnjenje kotla kroz napojni vod (i izbegla mogućnost da povratni ventil popušta) mora se izvršiti osiguranje, pomoću ručnog zapornog ventila

Uređaji za zatvaranje i pražnjenje Parni kotao mora imati zaporni organ pomoću kojeg se može zaustaviti ulaz pare u parovod i uređaj za pražnjenje kotla

Zaporni organi za pražnjenje moraju biti zaštićeni od dodira sa vrućim gasovima U slučaju rada više kotlova priključenih na zajednički provod, priključci kotlova sa nižim pritiskom moraju biti obezbeđeni povratnim ventilima od ostalih kotlova (čak i onda kada postoje reducir ventili)

Ventili sigurnosti

Ventili sigurnosti (V.S.) su sigurnosni uređaji koji služe za rasterećenje od povišenog pritiska.

Svaki stabilni kotao mora imati bar jedan ventil sigurnosti V.S.

Pokretni kotao mora imati najmanje dva V.S. različitih principa dejstva.

Kod lokomobilnih kotlova (samohodnih) oba V.S. moraju biti konstrukcije sa oprugom

Ventil sigurnosti mora biti:

• obezbeđen od proizvoljnog podešavanja • regulisan tako da se otvara na pritisku 10% višem od

najvišeg dozvoljenog radnog pritiska • presek otvora takav da se pouzdano omogući rasterećenje

Kod V.S. sa tegom količina pare koja izlazi mora biti manja od 600 kg po jednom ventilu, prečnik ventila ne sme biti manji od 12,5 mm ni veći od 100 mm. Teg ventila mora biti iz jednog komada

Promenu opterećenja ventila sigurnosti može vršiti samo ovlašćeno lice

Kod dvostrukih V.S. potrebno je da je presek zbirne cevi veći za 25%, a kod trostrukih za 50%, od zbira protoka svih priključenih ventila

Kroz spojnu cev mora biti osiguran nesmetan prolaz pare

Uzimanje pare iz spojne cevi V.S. u bilo koje svrhe nije dozvoljeno

Parni sudovi

Parnim sudovima smatraju se sudovi čiji se prostor puni vodenom parom ili parama pod pritiskom, proizvedenim van suda ili nastalim u sudu putem hemijskim reakcija ili zagrevanjem, sa pritiskom koji je viši od 0,5 bar. Odredbe važećih propisa se ne odnose na: • otvorene sudove indirektnog zagrevanja sa omotačem

punjenim vodenom parom, ako sadržina suda nije tečna i ne postaje tečna pri maksimalnoj temperaturi do koje se može grejati (pod uslovom da pritisak pare u omotaču ne prelazi 0,5 bar)

• grejna tela centralnog grejanja

• parne sudove ispod 50 l zapremine parnog prostora

• parne sudove čiji proizvod zapremine merene u litrima i najvećeg dozvoljenog pritiska merenog u bar ne prelazi 200 (pod uslovom da su snabdeveni propisnom merno-regulacionom i sigurnosnom armaturom)

• naprave za kuvanje celuloze, za koje važe posebni tehnički propisi

• parne sudove u onim slučajevima u kojima se izuzimaju parni kotlovi

Zaštita pri radu sa parnim sudovima

Svaki parni sud mora imati sledeću merno-regulacionu i sigurnosnu opremu : • najmanje jedan V.S. prečnika većeg od 12,5 mm

• manometar sa pokretnom slavinom i skalom, na kojoj je

označen najveći dozvoljen pritisak

• ispusnu slavinu za pražnjenje na najnižem mestu suda

• nazivnu pločicu sa svim potrebnim podacima

• Ventile sigurnosti i manometre treba postaviti tako da do njih ne može dospeti sadržina kojom je sud ispunjen

• Ako se radi o sudovima za kuvanje gustih masa sa sadržinom isparavajućih tečnosti, mora se ugraditi i naprava za mešanje mase (zbog sprečavanja porasta pritiska u sadržini mase)

• U slučaju moguće nagle promene pritiska u napajajućem vodu, treba ugraditi automatsku napravu na parovodu za zatvaranje pare

• Ukoliko je ugradnja manometra i V.S. otežana, zbog osobenosti pogona, može se umesto istih dozvoliti ugradnja termometra sa oznakom maksimalno dozvojene temperature

• Ukoliko na parnom sudu nema V.S., mora postojati element za

ispuštanje gasova ili pare (ukoliko se radi o opasnim gasovima moraju se odvoditi van radne prostorije bez mogućnosti štetnog delovanja)

• Ukoliko se zbog specifičnosti pogona manometri ili V.S. postavljaju na parovodu, moraju biti što bliže parnom sudu i bez zapornog organa između

• Parni sudovi kod kojih je maksimalno dozvoljeni radni pritisak niži od pritiska u parnom kotlu od koga parni sud dobija paru, moraju biti snabdeveni redukcionim ventilom za sniženje pritiska (ugrađuje se u parni vod pre ulaska u parni sud. Iza redukcionog ventila se mora postaviti V.S.

• Parni sud koji ima otvor sa poklopcem, mora biti snabdeven uređajem za lako merenje pritiska u unutrašnjosti parnog suda pre otvaranja poklopca.

Pregrejači pare

Pragrejači pare - sudovi u kojima se vrši povećanje temperature pare i čiji su pritisci viši od 0.5 bar Mere zaštite pri radu sa pregrejačima pare su:

• svaki pregrejač pare mora imati bar jedan V.S. unutrašnjeg prečnika većeg od 12,5 mm (kod pokretnih pregrejača pare V.S. mora biti konstrukcije sa oprugom)

• postojanje odvodne cevi za višak pare pri otvaranju V.S.

• postojanje slavine za ispuštanje kondezata, postavljena na

najnižem delu

• postojanje termometra na izlazu iz pregrejača

• ako je pregrejač odvojen od kotla i radi kao posebno telo,

mora biti snabdeven i manometrom • pregrejač pare mora biti snabdeven instalacijom za

punjenje vodom za hlađenje u slučaju pregrevanja grejnih površina (ili da je osiguran na neki drugi način)

Zagrejači vode

Zagrejači vode - sudovi u kojima se vrši zagrevanje vode pod pritiskom višim od atmosfersko. Mogu biti:

• neisparavajući (za zagrevanje do tačke ključanja) • isparavajući (kod kojih ima pojave delimičnog isparavanja u

samom zagrejaču vode) Mere zaštite pri radu sa zagrejačima vode sastoje se u sledećem:

• kod neisparavajućih zagrejača vode, temperatura izlazne zagrejane vode mora biti niža za 300 °C od temperature zasićene pare, ali ne sme preći 160 °C

• Kod isparavajućih zagrejača vode, temperatura vode može dostići temperaturu zasićene pare u kotlu

• Vod od izlaska iz zagrejača vode ka napojnom ventilu kotla mora biti u usponu

• Ako postoji regulator napojne vode, a zagrejač napaja samo jedan kotao, regulator se ugrađuje između zagrejača vode i napojnog aparata

• Ako zagrejač napaja grupu kotlova, regulator napojne vode se ugrađuj između svakog kotla i zagrejača vode

• Ukoliko se kotao loži gasom i ima zagrejač vode, onda se na različitim mestima od zida zagrejača vode postavljaju eksplozione klapne ili slični sigurnosni uređaji (obično se postavljaju na mestima gde je moguće sakupljanje nesagorelih gasova)

• Svaki zagrejač vode mora posedovati V.S. za izlaz vode, prečnika većeg od 12,5 mm

• Na odvodnim cevima od V.S. ne smeju se ugrađvati

zaporni organi - ova cev mora biti uvek otvorena

• V.S. mora biti regulisan tako da se otvara pri pritisku koji je do 25% viši od dozvoljenog pritiska u kanalu

• Kod velikih zagrejača vode i velike vodovodne mreže ovo povišenje pritiska može biti i veće (u cilju savladavanja kotlovskog pritiska i normalnog napajanja kotla vodom)

• V.S. se uvek postavlja na najvišem mestu zagrejača vode

• Nа ulazu i izlazu iz zagrejača vode obavezno se ugrađuju termometri

• Svaki zagrejač vode mora biti snabdeven manometrom

• Nа najnižem mestu zagrejača vode postavlja se ventil za pražnjenje i odmuljivanje

• Po završenom novom punjenju zagrejača vodom, mora se iz njega ispustiti vazduh kao i iz svake grejne cevi.