1. PARNI KOTLOVI dr Branislav Stojanović mr Dejan Mitrović

2. PARNI KOTLOVI fond časova 3 + 3 grafički zadatak 4 kolokvijum 4 domaći zadatak

3. PARNI KOTLOVI Đurić «Parni kotlovi» Građevinska knjiga Beograd, 1969. Guli ć , Brkić, Perunović : «Parni kotlovi» Mašinski fakultet, Beograd 1988 Brkić, Živanović: «Termički proračun parnih kotlova», Mašinski fakultet, Beograd 1981 (4to izdanje iz 2006.) Brkić, Živanović, Tucaković: «Parni kotlovi» Mašinski fakultet, Beograd (treće izdanje 2007.)

4. 1. UVOD Parni kotao (generator pare) je uređaj u kome se dobija para pritiska većeg od atmosferskog korišćenjem: hemijske energije fosilnih goriva nuklearne energije ( Prirodni izotop U235, veštački U233, Pu239) električne energije otpadne toplote industrijsko-tehnoloških procesa

5. Gorivo Najčešće se koriste fosilna goriva (čvrsta, tečna i gasovita) Gorivo i kiseonik iz vazduha stupaju u hemijsku reakciju oslobađa se velika količina toplote toplota se preko sistema grejnih površina predaje prijemniku toplote (radnom fluidu)

6. Radni fluid Radni fluid je najčešće voda koja se u kotlu: zagreva isparava pregreva To znači da kao finalni produkt imamo na izlazu iz kotla: suvozasićenu vodenu paru pregrejanu paru

7. Definicija parnog kotla Parni kotao predstavlja otvoreni termodinamički sistem kroz čije se kontrolne granice (zamišljene površine koje odvajaju kotao od okolne sredine) u kotao: dovode gorivo, vazduh i napojna voda odvode produkti sagorevanja i vodena para

8. Definicija parnog kotla

9. Definicija parnog kotla Sa termodinamičke tačke gledišta kotao je razmenjivač toplote sa raznovrsnim grejnim površinama kod kojih je nosilac toplote produkti sagorevanja, prijemnici toplote su topla voda, vrela voda, suvozasićena para, pregrejana para i vazduh.

10. Primena vodene pare Proizvedena para u parnom kotlu ima široko polje primene i to kao : radni fluid za dobijanje električne energije kombinovanu prizvodnju električne i toplotne energije kao tehnološka para nosilac toplote kod grejanja sanitarne potrebe i dr.

11. Parni kotao Parni kotao je osnovni uređaj u: energetskim, industrijskim toplotnim postrojenjima, gde se sagorevanjem fosilnih goriva dobija para određenih parametara: pritisak temperatura.

12. Istorijat Naziv parni kotao se koristi za ove uređaje još od kraja 18. veka (cilindričan sud odozdo grejan) Prvi parni kotao: p=0.5-0.6 Mpa, produkcija nekoliko stotina kg/h Dalji razvoj kotlova išao je ka povećanju jediničnog kapaciteta i povišenju parametara pare.

13. Horizontalni cilindrični kotao

14. Razvoj kotlova Za razvoj kotlovske tehnike veliki doprinos su dala naučna dostignuća: u oblasti prenosa toplote mehanike fluida čvrstoće materijala metalurgije tehnike sagorevanja

15. Poboljšanje kotla Poboljšanje samog kotla se ogledalo pre svega u: poboljšanju sistema s a gorevanja efikasnosti razmene toplote primeni raznovrsnih grejnih površina poboljšanje sistema u okviru postrojenja

16. Savremeni kotlovi Danas se kotlovi grade od: najmanjih kapaciteta kao toplovodni za grejanje kuća do najvećih 1100 kg/s, 25MPa, 570oC. Savremeni parni kotlovi podrazumevaju: automatske sisteme za održavanje kapaciteta i parametara pare pri svim radnim režimima, dug vek trajanja, sa bezbednim i ekonomičnim radom i minimalnim zagađenjem okoline.

17. OSNOVNI ELEMENTI PARNOG KOTLA Osnovni elementi parnog kotla su delovi: u kojima se odvija proces transformacije hemijske energije goriva u toplotnu energiju produkata sagorevanja i prenosa toplotne energije prijemniku toplote. To su ložište i grejne površine: zagrejač vode, isparivač, pregrejač pare i zagrejač vazduha.

18. Šema parnog kotla sa sagorevanjem čvrstog goriva u letu 1. Plamenik, 2. Ložište, 3.Horizontalni gasni međukanal, 4.Konvektivni gasni kanal, 5.Cevi prednjeg ekrana, 6.Cevi zadnjeg ekrana, 7.Cevna rešetka, 8.Kotlovski bubanj, 8a.Vodeni prostor, 8b.Parni prostor, 9.Spusne cevi, 10.Kolektori, 11.Sekundarni pregrejač pare, 12.Primarni pregrejač pare, 13.Hladnjak pare, 14.Zagrejač vode, 15.Zagrejač vazduha, 16.Ložišni konus, 17.Konus konvektivnog gasnog kanala, 18.Ozid

19. Šema parnog kotla sa sagorevanjem čvrstog goriva u letu Gorivo se zajedno sa zagrejanim vazduhom preko gorionika (1) dovodi u ložište (2). U ložištu gorivo sagoreva, produkti sagorevanja struje duž gasnih kanala i odvode se van kotla. Na zidovima ložišta se nalaze cevi koje čine isparivačku grejnu površinu. Cevi zadnjeg ekrana na izlasku iz ložišta čine konvektivne isparivačke površine.

20. Šema parnog kotla sa sagorevanjem čvrstog goriva u letu Nakon toga gasovi struje preko grejne površine sekundarnog i primarnog pregrejača pare. Sledeće grejne površine su u konvektivnom kanalu i to zagrejač vode i zagrejač vazduha. Čvrsti ostaci sagorevanja koji nastaju od mineralnih materija u gorivu se odvode iz kotla kao šljaka ili leteći pepeo.

21. Ložište Ložište je prostor u kome se odvijaju složeni fizičko-hemijski procesi sagorevanja goriva, odnosno prostor u kome se vrši oslobođavanje hemijske energije goriva njena transformacija u toplotu produkata sagorevanja prenošenje dela te toplotne energije površinama koje okružuju ložište

22. Ložište Dva su osnovna zadatka koje treba da ispuni ložište : pravilno i potpuno sagorevanje goriva sa minimalnim viškom vazduha hlađenje produkata sagorevanja do temperature sa kojom može da se odvede do konvektivnih površina

23. Ložište Da bi se obezbedilo brzo i efikasno sagorevanje goriva potrebno je obezbediti : kontinualni dovod goriva i vazduha za sagorevanje njihovo dobro mešanje održavanje temperature gasova na nivou koji obezbeđuje zagrevanje smeše goriva i vazduha do temperature paljenja goriva

24. Ložište Konstrukcija, veličina i druge karakteristike ložišta zavise od: vrste, kvaliteta i sastava goriva koje sagoreva kapaciteta kotla uređaja za sagorevanje goriva (rešetka, gorionik...) parametara prijemnika toplote

25. Isparivač Isparivač je deo kotla u kome se vrši ispar a vanje vode. To je cevni zid kome je jedna strana u dodiru sa produktima sagorevanja a druga sa vodom koja isparava (smeša vode i pare). Najčešće je raspoređena uz zidove ložišta a predaja toplote od plamena i produkata sagorevanja se vrši zračenjem.

26. Isparivač Kod kotlova niskog i srednjeg pritiska se sreću i isparivačke grejne površine u konvektivnom kanalu. Količina apsorbovane toplote u isparivačima je obrnuto proporcionalna pritisku koji vlada u isparivaču. Pri kritičnom pritisku toplota potrebna za isparavanje je teoretski jednaka nuli.

27. Isparivač U zavisnosti od načina cirkulacije vode u isparivaču ralikujem kotlove sa: - prirodnom cirkulacijom - prinudnom cirkulacijom - protočne kotlove

28. Isparivač Kotlovski doboš ima vodeni i parni prostor kloji su odvojeni vodenim ogledalom a ima zadatak da obezbedi rezervu vode u kotlu. U kotlovskom dobošu se održavaju min i max nivo vode. Min dozvoljeni nivo vode iz uslova sigurnog protoka vode u spusnim cevima Max nivo iz uslova sprešavanja odlaska vode u parne cevi.

29. Pregrejač pare Pregrejač pare je grejna površina kotlova koji proizvode pregrejanu paru. Služi za pregrevanje pare od suvozasićene do pregrejane. Pri tom se vrši i sušenje pare. Grejna površina pregrejača pare se sastoji od sistema glatkih cevi, zmijasto savijenih, smeštenih u ložište ili gasni kanal iza ložišta.

30. Pregrejač pare Kod savremenih većih kotlova pregrejači se sastoje od većeg broja stepena. U zavisnosti od načina predaje toplote od produkata sagorevanja grejnim površinama mogu biti – ozračeni, poluozračeni i konvektivni. Pregrejači pare zbog visokog pritiska i temperature pare i gasova u kanalu spadaju u najopterećenije grejne površine. Zbog toga je važno pravilno izabrati materijal cevi.

31. Zagrejač vode – ekonomajzer To je razmenjivačka površina kod koje se toplota produkata sagorevanja koristi za zagrevanje napojne vode. Voda se u njima zagreva do temperature za 25 do 50oC niže od temperature ključanja u dobošu. Kod savremenih rešenja osim zagrevanja u zagrejačima ispari i do 15% vode pa su to predisparivači.

32. Zagrejač vode – ekonomajzer Grejna površina se izrađuje od čeličnih glatkih cevi savijenih u zmije ili od livenih rebrastih cevi. Grejne površine zagrejača vode, isparivača i pregrejača pare su spojene kolektorima i cevima i zajedno čine vodeno-parni trakt kotla

33. Zagrejač vazduha To je element parnog kotla u kome se zagreva vazduh za sagorevanje goriva Grejna površina je postavljena u zoni najniže temperature produkata sagorevanja, odnosno na kraju kotla i ne nalazi se pod pritiskom.

34. Zagrejač vazduha Upotrebljavaju se dva oblika zagrejača: rekuperativni regenerativni Rekuperativni su izrađeni od čeličnih glatkih cevi i ploča i od livenih orebrenih cevi, a regenerativni od profilisanih limova.

35. Zagrejač vazduha Zagrejan vazduh se u zavisnosti od sistema dovodi ispod rešetke u ložište, u sistem za sušenje uglja i u samo ložište. Pri sagorevanju čvrstih goriva u letu temperatura vazduha iznosi 400oC, pri sagorevanju gasa i mazuta 300oC. Pri sagorevanju na rešetki temperatura zavisi od termičkih uslova rada rešetke.

36. Pomoćni elementi parnog kotla U pomoćne elemente parnog kotla spada: armatura (gruba i fina) noseća čelična konstrukcija pregradni zidovi

37. Pomoćni elementi parnog kotla Armatura – uređaji koji se postavljaju na cevovodima vode i pare, na dobošu, kolektorima, gasnim i vazdušnim kanalima i na liniji goriva. Armatura služi za: uključivanje i isključivanje protoka - zaporna promeni protoka, - regulaciona sprečavanje prekoračenja pritiska (sigurnosna zaštitna) merenje pritiska, pokazivanje nivoa –kontrolna