sveuČiliŠte u rijeci tehniČki...

SVEUČILIŠTE U RIJECI

TEHNIČKI FAKULTET

Sveučilišni diplomski studij strojarstva

Diplomski rad

REKONSTRUKCIJA SUSTAVA GORIVA TOPLANE

KLINIČKOG BOLNIČKOG CENTRA U RIJECI

Mateo Slavić

Rijeka, rujan 2015 0069048906


TEHNIČKI FAKULTET


Diplomski rad

REKONSTRUKCIJA SUSTAVA GORIVA TOPLANE

KLINIČKOG BOLNIČKOG CENTRA U RIJECI

Mentor: Red. prof. dr. sc. Bernard Franković

Mateo Slavić

Rijeka, rujan 2015 0069048906


TEHNIČKI FAKULTET RIJEKA


IZJAVA

Izjavljujem da sam samostalno izradio završni rad prema zadatku Ur.br: 2170-15-12-15-3 od 16.ožujka

2015. do 14. rujna 2015. Rad sam izradio prema zadatku Povjerenstva za završne ispite diplomskog

sveučilišnog studija strojarstva pod vodstvom mentora red. prof. dr. sc. Bernarda Frankovića i uz

navedenu literaturu.

Rijeka, rujan 2015. Mateo Slavić

0069048906

________________


TEHNIČKI FAKULTET


ZAHVALA

Zahvaljujem se svojem mentoru red. prof. dr. sc. Bernardu Frankoviću te poslijedoktorandu

dr.sc. Paolu Blecichu na strpljenju i stručnoj pomoći koju su mi pružili tijekom izrade ovog

diplomskog rada.

Također bih se zahvalio višem asistentu dr. sc. Vikotoru Dragičeviću na pruženim podacima.

Želio bih se zahvaliti i Maksu Kosjeku, Marijanu Koprivnjaku i njegovom timu u poduzeću

„Energo d.o.o.“na ustupljenim podacima i velikoj pomoći.

Posebna zahvala mojoj obitelji, prijateljima i kolegama te djevojci Ani koji su mi bili velika

podrška tokom mog studiranja.

SADRŽAJ

1. UVOD ..................................................................................................................................... 1

2. UVID U POSTOJEĆE STANJE ENERGANE ...................................................................... 3

2.1. Snimak instaliranih kotlova u kotlovnici .......................................................................... 3

2.1.1. Visokotlačni parni kotao TPK Orosavlje tip ORO 3.2SA (Kotao 1) ........................ 4

2.1.2. Visokotlačni parni kotao Đuro Đaković tip S-300 (kotao 2,3 i 4) ............................ 5

2.1.3. Visokotlačni parni kotao Đuro Đaković tip S-800 (kotao 5 i 6) ............................... 6

2.2. Tehnička prosudba postojeće instalacije .......................................................................... 7

2.3. Stanje instalacija loživog ulja ........................................................................................... 7

3. POTROŠNJA GORIVA KOTLOVNICE ............................................................................. 10

4. TEHNIČKI OPIS REKONSTRUKCIJE KOTLOVNICE .................................................... 14

4.1. Plinska mjerno-redukcijska stanica (PMRS) .................................................................. 15

4.2. Cjevovod ......................................................................................................................... 16

4.3. Sakupljač kondenzata ..................................................................................................... 17

4.4. Ugradnja plamenika ........................................................................................................ 17

4.5. Priključna plinska instalacija (plinska rampa) ................................................................ 20

5. PRORAČUN POTROŠNJE PRIRODNOG PLINA ............................................................. 21

6. PROCJENA UŠTEDE NA GORIVU ................................................................................... 25

6.1. Cijene loživog ulja srednjeg i loživog ulja ekstra lakog ................................................. 25

6.2. Energetska potrošnja energane ....................................................................................... 26

6.3. Cijena prirodnog plina .................................................................................................... 26

6.4. Izračun financijske uštede na gorivu .............................................................................. 28

6.5. Dodatne prednosti korištenja prirodnog plina ................................................................ 29

7. DIMENZIONIRANJE UNUTRANJEG PLINOVODA ....................................................... 30

8. PRORAČUN PADA TLAKA U PLINOVODU .................................................................. 34

9. ODABIR PLAMENIKA I PLINSKE ARMATURE ............................................................ 40

9.1. Odabir plamenika i plinske armature za kotao Đ.Đaković tip S-300 ............................. 40

9.2. Odabir plamenika i plinske armature za kotao Đ.Đaković tip S-800 ............................. 42

10. PRORAČUN DIMNJAKA ................................................................................................ 44

10.1. Proračun dimovodnog kanala za kotao TPK Orosavlje ORO 3.2SA ......................... 44

10.2. Proračun dimovodnih kanala za kotlove Đ.Đ. S-300 ................................................. 47

10.3. Proračun dimovodnog kanala za kotlove Đ.Đ. tip S-800 ........................................... 49

11. VENTILACIJA KOTLOVNICE ....................................................................................... 51

12. GRAĐEVINSKA IZVEDBA KOTLOVNICE I ZAŠTITA OD POŽARA .................... 52

13. FINANCIJSKA ULAGANJA U OPREMU ...................................................................... 53

13.1. Oprema plinske mjerno-regulacijske stanice .............................................................. 53

13.2. Novi plinski plamenici sa odgovarajućim armaturama .............................................. 54

13.3. Plinovod s redukcijskim i odjelnim komadima .......................................................... 55

13.4. Analiza troškova i financijska isplativost .................................................................. 55

14. ZAKLJUČAK .................................................................................................................... 56

15. LITERATURA ................................................................................................................... 57

16. SAŽETAK .......................................................................................................................... 58

17. POPIS SLIKA .................................................................................................................... 59

18. POPIS TABLICA ............................................................................................................... 60

19. POPIS PRILOGA ............................................................................................................... 61

1

1. UVOD

Klinički bolnički centar Rijeka (u daljnjem tekstu KBC Rijeka) jedan je od tri klinička

bolnička centra u Hrvatskoj i centralna je bolnička ustanova ovog dijela Republike Hrvatske

utemeljena 1.ožujka 1982. godine. KBC Rijeka smješten je sjevernije od Zvonimirove ulice i

sastoji se od 19 objekata unutar kojih su smješteni slijedeći zavodi i klinike:

1. Klinika za infektivne bolesti

2. Klinika za psihijatriju

3. Zavod za patologiju

4. Glavna zgrada + kuhinja

5. Poliklinika

6. Klinika za neurologiju

7. Klinika za ORL

8. zavod za dijagnostiku i rehabilitaciju sluha i govora

9. Tehnički odjel

10. Klinika za ginekologiju i porodništvo

11. Zavod za radioterapiju i onkologiju

12. Klinika za anesteziologiju i intenzivno liječenje

13. Ljekarna/Uprava

14. Ravnateljstvo/Uprava/Mikrobiološki laboratorij/Jedinica za centralno naručivanje

15. Praonica rublja/Služba za informatiku/Servis medicinske opreme/Knjižnica

16. Kotlovnica

17. Ambulanta za psihotraumu

18. Glavni ulaz/izlaz

Dispozicija navedenih objekata unutar KBC Rijeka prikazana je na slici 1.

Toplana/kotlovnica služi za proizvodnju suhozasićene pare koja se u primarnom krugu

koristi za tehnološke potrebe centralne kuhinje, centralne bolničke praone i proces sterilizacije

kao i u primarnim krugovima toplinskih podstanica gdje se u sekundarnim krugovima grije voda

za toplovodne sustave građevina bolnice kao i za pripremu potrošne tople vode.

Kao energent za loženje kotlova u toplani koristi se tekuće gorivo trgovačkog naziva ulje za

loženje srednje te ulje za loženje ekstra lako. Kako se toplana nalazi u stambenoj zoni posebno

2

do izražaja dolaze slijedeći nedostaci korištenja takvog energenta kao što je emisija polutanata

izgaranja (visok sadržaj sumpora u ulju za loženje srednjem) i mogućnost istjecanja goriva u

okoliš uslijed neadekvatnog skladištenja i transporta te između ostalog i cijena energenta.

Slika 1. Prostorni raspored objekata unutar bolničkog kompleksa

Kako sve više dolazi do izražaja zahtjevi društva da daljnji rast privrednih aktinosti i

potrošnja energije ne utječu na degradaciju ambijenta, Strategija energetskog razvoja Republike

Hrvatske već dugi niz godina podupire strategiju sustava supstitucije tekućeg goriva pa je upravo

i cilj ovog rada izraditi projekt rekonstrukcije sustava goriva za termotehnički sustav toplane

Kliničkog bolničkog centra u Rijeci kojim će biti obuhvaćen prijelaz sa korištenja tekućeg goriva

na korištenje prirodnog plina. Pri tom će tehničkom i nacrtnom dokumentacijom biti prikazan

priključak plina na gradski plinovod, razvod plina unutar kotlovnice te dovod plina do

plamenika. Na sadašnjim kotlovima biti će potrebno ugraditi plinske plamenike te izvršiti sve

nužne izmjene glede sigurnosti pogona, propisa zaštite na radu i protupožarnih propisa. Također

će biti analizirana i financijska uspredba sadašnjih energenata koji se koriste za potrebe grijanja

sa prirodnim plinom te proračun investicijskih troškova procesa plinifikacije bolničkog

kompleksa.

3

2. UVID U POSTOJEĆE STANJE ENERGANE

2.1.Snimak instaliranih kotlova u kotlovnici

Energana KBC-a Rijeka, na lokalitetu u Rijeci smještena je na jugoistočnom dijelu bolničkog

kompleksa. U kotlovnicu je ugrađeno šest visokotlačnih parnih kotlova koji proizvode

suhozasićenu vodenu paru tlaka 5, odnosno 10 bar (jedan manji kotao za potrebe praone rublja

proizvodi suhozasićenu paru tlaka 10 bar). Suhozasićena para se u primarnom krugu koristi za

potrebe centralne kuhinje, praone i proces sterilizacije te u primarnim krugovima toplinskih

podstanica gdje se u sekundarnim krugovima u izmjenjivačima topline grije voda za toplovodne

sustave građevina bolnice kao i za pripremu potrošne tople vode. Odvod dimnih plinova odvija

se preko dvije horizontalne dimnjače na koje su kotlovi spojeni. Točnije dva kotla proizvođača

Đuro Đaković Tip S-800 svaki učina 5,2 MW spojeni su na jednu dimnjaču, dok su preostali

kotlovi (tri kotla Đuro Đaković Tip S-300 svaki učina 1,8 MW te kotao TPK Orosavlje Tip ORO

3.2SA učina 2 MW) spojeni na drugu dimnjaču. Dimnjače se dalje nadovezuju na slobodno

stojeći dimnjak kotlovnice koji se nalazi na južnom pročelju zgrade unutar kojeg se nalaze 2

dimovodna kanala. Neposredno uz energanu u zasebnom objektu ugrađeni su spremnici srednjeg

i ekstra lakog loživog ulja za koje je osiguran odgovarajući pristup za kamion-cisternu. Transport

goriva iz rezervoara do kotlova ide dijelom nadzemnim putem preko glavne prometnice, a u

prostoru kotlovnice u energetskim kanalima.

U tablici 1. prikazani su kotlovi sa svojim nazivnim brojem (unutar kotlovnice smješteni su sa

lijeva na desno), godinom njihove proizvodnje, proizvođačem, učinom te ugrađenim

plamenicima. Ukupni učin energane je 17,78 MW.

Tabela 1.Popis kotlova instaliranih u energani

Br.kotla Proizvođač Tip Učin

[MW] Plamenik god.

1 TPK Orosavlje ORO 3.2SA 2 Weishaupt RGL 40/2-A 2010.

2 Đ.Đaković S-300 1,8 Wanson B-2-20 1966





UKUPNO 17,8

4

U nastavku su pojedinačno opisani i prikazani kotlovi energane KBC-a Rijeka.

2.1.1. Visokotlačni parni kotao TPK Orosavlje tip ORO 3.2SA (Kotao 1)

Visokotlačni parni kotao TPK Orosavlje tip ORO 3.2SA posljednji je kotao intaliran u

kotlovnici KBC-a Rijeka. Proizvodi suhozasićenu paru tlaka 10,5 bara koja se u primarnom

krugu koristi za potrebe praone (pranje i sterilizacija bolničke opreme, peglanje itd.). Učin kotla

je 1980 kW. Kotao ima integriran ekonomajzer s kojim mu je povećan stupanj iskorišrenja na

0,92. Ogrijevna površina kotla je 75 m2 te kapacitet 8000 litara te ima automatsko odsoljavanje i

odmuljivanje koje je izvedeno preko atmosferskog otparivača u kanalizaciju. Na kotao je

ugrađen kombinirani Weishaupt plamenik tip RGL40/2-A koji može raditi sa ekstra lakim

loživim uljem ili plinom. Slika 2 prikazuje parni kotao ORO 3.2SA.

Slika 2. Parni kotao TPK Orosavlje tip ORO 3.2SA

Slika 3. Pločica s tehničkim karaakteristikama kotla

5

2.1.2. Visokotlačni parni kotao Đuro Đaković tip S-300 (kotao 2,3 i 4)

Ovi kotlovi unutar kotlovnice instalirani su 1966. i 1968 godine (kotao 3 1968.godine). Sva

tri kotla imaju učin od 1,8 MW te proizvode suhozasićenu paru tlaka 5 bar. Para proizvedena

ovim kotlovima (kotao 2 i 3) koristi se uprimarnim krugovima toplinskih podstanica gdje se u

sekundarnim krugovima grije voda za toplovodne sustave građevina bolnice kao i za pripremu

potrošne tople vode. Kotao 4 također služi za proizvodnju pare za potrebe praone te služi kao

rezerva u sslučaju kvara ili remonta kotla 1 te je kao takav vrlo rijetko u upotrebi. Na slici 3

prikazan je visokotlači parni kotao Đ.Đaković Tip S-300. Na sva tri kotla ugrađeni su Wanson

plamenici tip W-2-20 (slika 4) koji rade sa loživim uljem srednjim osim u slučajevima startanja

pogona kada se koristi loživo ulje ekstra lako.

Slika 4. Parni kotao Đ.Đaković tip S-300 (kotao 2)

Slika 5.Plamenik tip Wansson B-2-20

6

2.1.3. Visokotlačni parni kotao Đuro Đaković tip S-800 (kotao 5 i 6)

Kotlovi proizvođača Đ.Đaković tip S-800 najjači su kotlovi instalirani unutar kotlovnice

KBC-a Rijeka sa učinom svaki po 5,2 MW. Proizvode suhozasićenu paru tlaka 5 bar te kao i

kotlovi 2 i 3 služe za grijanje objekata i pripremu potrošne tople vode u bolničkom kompleksu.

Oba kotla instalirana su u kotlovnicu 1984. godine zbog povećanja kapaciteta grijanja postojećih

objekata. Na kotlove su ugrađeni uljni plamenici Wanson tip W-2-30 koji za loženje koriste

loživo ulje srednje osim prilikom startanja pogona kada koriste loživo ulje ekstra lako. Kotao 5

se koriisti u slučaju kada je temperatura vanjskog zraka niska (0℃), dok kotao 6 služi kao

rezerva. Na slici 5 i 6 prikazani je visokotlačni kotao Đ.Đaković tip S-800 (kotao 5 i kotao 6).



7

2.2.Tehnička prosudba postojeće instalacije

Prema prethodnom snimku kotlovnice te prikazanim slikama već se može zaključiti kako

energana radi sa zastarijelom opremom za proizvodnju toplinske energije. Izuzev kotla 1 (TPK

Orosavlje) kotlovi su zastarijeli. Kao energent za loženje kotlova najviše se koristi loživo ulje

srednje što je za bolnički kompleks smješten u stambenoj zoni nedopustivo te ga energana nebi

smjela koristiti. Ovo potvrđuju i norme Europske unije koje limitiraju sadržaj sumora u ulju za

loženje ekstra lakom do 0,2%. Ulje za loženje srednje sadrži sumpor u količinama do 3%, dok

ulje za loženje ekstra lako sadrži do 1% sumpora, što rezultira sa sumpornim spjevima u dimnim

plinovima. Uz sumporne spojeve SO i SO2 emisijom se u okoliš preko dimnjaka ispuštaju i drugi

štetni produkti izgaranja; dušični oksidi NOx, ugljični monoksid CO i krute čestice. Kod

mjerenja emisija onečišćujućih tvari u okoliš iz kotlova provedenih prije nekoliko godina

dobiveni su negativni rezultati (sadržaj sumpora u gorivu iznosio je od 1,27% do 1,71%).

Upravo se zbog tog razloga već niz godina razmatra plinifikacija energane uvođenjem prirodnog

plina kao energenta koji u svom sastavu ne sadrži sumpor.

Također je bitno napomenuti da ni korištenje isključivo loživog ulja ekstra lakog za ovu

energanu nije moguće iz jednostavnog razloga što spremnici za prihvat tog goriva namaju

dovoljno velik volumen. Uz to i visoka cijena ovog energenta potvrđuje prethodno navedeno da

je proces plinifikacije energane daleko najbolja opcija gledano sa ekološkog i financijskog

stajališta.

2.3.Stanje instalacija loživog ulja

Rezervoari ulja za loženje ugrađeni su 1966. godine za tadašnji kapacitet grijanja postojećih

objekata. U međuvremenu se kapacitet grijanja povećao te su na postojeću kotlovnicu spojeni

novi objekti. Kotlovnica je dalje bila nadograđivana 1984.godine instalacijom nova dva

visokotlačna parna kotla snage 5,2 MW (Đ.Đaković tip S-800), te 2010. godine instalacijom

visokotlačnog parnog kotla snage 2 MW (TPK Orosavlje tip ORO 3.2SA). Unatoč povećanju

kapaciteta grijanja i nadogradnji kotlovnice novim kotlovima, rezervoarski prostor se nije

nadograđivao te se i dalje sastoji od dva poluukopana spremnika loživog ulja srednjeg od 40 m3,

te spremnika loživog ulja ekstra lakog od 10 m3. (Slika 8).

8

Slika 8. Spremnici loži ulja srednjeg i lož ulja ekstra lakog

Navedeni spremnici loživog ulja imaju premali volumen za postojeću kotlovnicu koja u

zimskom periodu kada je povećana potrošnja goriva troši dnevno i do jednu kamion-cisternu

goriva zapremnine 12 tona, a veće cisterne ne mogu ni prići rezervoarskom prostoru zbog uskih

prometnica unutar bolničkog kompleksa.

Sami rezervoari također svojom izvedbom ne zadovoljavaju današnje tehničke propise, odnosno

nemaju dvostruku stijenku i betonsku kadu volumena koja bi mogla prihvatiti sav sadržaj goriva

u slučaju oštećenja plašta rezervoara te tako predstavljaju ekološku bombu tj. potencijalnu

opasnost za zagađenje tla, podzemnih voda i mora koje je u neposrednoj blizini. U nekoliko

navrata je čak došlo do zagađenja tla i mora zbog ispuštanja tekućeg goriva u energetske kanale i

oborinsku kanalizaciju. Sustav energane ima hvatače otpadnih zauljenih voda koji su neispravni.

Pomoću pumpi iz rezervoarskog prostora cjevovdima se distribuira gorivo u kotlovnicu u dnevni

spremnik. Cjevovdi su također u lošem stanju te bi ih se trebalo obnoviti. Na slici 9 mogu se

vidjeti oštećenja na cjevovodu kojim se gorivo dovodi u kotlovnicu te tragovi goriva po fasadi

kotlovnice čime je narušena i estetika bolničkog kompleksa.

9

Slika 9. Tragovi curenja ulja po fasadi kotlovnice

Uljni plamenici Wanson koji se koriste na kotlovima Đ.Đaković tip S-300 i S-800 nisu na razini

današnje tehnologije plamenika koji udovoljavaju minimalne ekološke propise glede emisije

ugljičnog monoksida, oksida dušika i sumpornih spojeva te krutih čestica u produktima

izgaranja. Bitno je napomenuti i da se više ne proizvode pa se tako vrlo teško dolazi do rezervnih

dijelova.

Prema navedenom možemo zaključiti da su instalacije loživog ulja u lošem stanju, instalacija je

izvedena prije 47 godina te više ne zadovoljava pozitivne zakonske propise. Ulaganja u obnovu

su moguća, ali bi izdaci bili veliki i neisplativi.

10

3. POTROŠNJA GORIVA KOTLOVNICE

Toplana KBC-a Rijeka trenutno za loženje kotlova većinom koristi loživo ulje srednje

(kratica LUS I). Loživo ulje ekstra lako (kratica LUEL) koristi samo kotao 1 (TPK Orosavlje), te

ostali kotlovi prilikom startanja pogona. U nastavku je tablično prikazana potrošnja goriva po

mjesecima u periodu od 2009. godine do 2014. godine. Za vrijeme zimskih mjeseci kada je

povećana potrošnja, zna se trošiti i do 12 tona na dan loživog ulja srednjeg. Kotao 1 (TPK

Orosavlje) instaliran je unutar kotlovnice 2010. godine, pa se u tablicama može vidjeti da se tek

od veljače 2011. godine počela povećavat potrošnja loživog ulja ekstra lakog. Podaci o potrošnji

goriva u kotlovnici moraju se zapisivati svakodnevno te voditi njihova analiza.

Tabela 2. Potrošnja goriva za 2009. godinu

MJESEC LU SREDNJE (LUS I) [kg] LU EKSTRA LAKO (LUEL) [l]

siječanj 261.960 -

veljača 240.000 6.602

ožujak 214.660 -

travanj 152.300 5.060

svibanj 80.660 5.046

lipanj 47.160 5.054

srpanj 118.280 -

kolovoz 60.620 5.081

rujan 83.700 6.001

listopad 129.660 6.019

studeni 193.120 6.002

prosinac 228.180 -

UKUPNO 1.810.300 44.865

11

Tabela 3. Potrošnja goriva za 2010.godinu


siječanj 223.940 5.964

veljača 224.280 6.035

ožujak 215.180 -

travanj 150.400 6.004

svibanj 82.660 9.915

lipanj 70.340 6.023

srpanj 58.420 6.023

kolovoz 79.880 6.000

rujan 72.040 6.000

listopad 118.520 5.000

studeni 169.910 12.052

prosinac 245.920 6.002

UKUPNO 1.711.490 75.018

Tabela 4 Potrošnja goriva za 2011.godinu


siječanj 238.720 5.001

veljača 174.880 18.000

ožujak 222.980 19.000

travanj 117.680 11.031

svibanj 60.008 18.005

lipanj 45.620 24.000

srpanj 44.620 24.003

kolovoz 55.100 18.009

rujan 53.880 24.054

listopad 87.640 23.556

studeni 170.920 24.006

prosinac 169.480 24.035

UKUPNO 1.441.528 232.700

12



siječanj 218.270 14.549

veljača 185.530 21.051

ožujak 194.750 24.561

travanj 126.760 17.579

svibanj 62.584 21.010

lipanj 44.960 27.009

srpanj 49.980 24.105

kolovoz 44.260 21.132

rujan 55.115 24.052

listopad 82.590 26.860

studeni 158.160 26.578

prosinac 174.220 24.003

UKUPNO 1.397.179 272.489



siječanj 197.820 24.097

veljača 196.180 24.102

ožujak 166.520 30.122

travanj 135.840 24.127

svibanj 65.160 24.015

lipanj 44.300 30.018

srpanj 55.340 24.207

kolovoz 33.420 24.255

rujan 56.350 24.050

listopad 77.540 30.164

studeni 145.400 29.150

prosinac 178.960 23.971

UKUPNO 1.352.830 312.278

13



siječanj 181.260 18.001

veljača 148.760 24.002

ožujak 157.280 24.143

travanj 112.240 24.133

svibanj 56.240 30.023

lipanj 44.020 18.007

srpanj 56.060 30.024

kolovoz 34.420 18.012

rujan 56.660 24.150

listopad 67.280 18.044

studeni 144.200 30.108

prosinac 199.700 30.212

UKUPNO 1.258.120 288.859

Slika 10. Dijagram potrošnje goriva u periodu od 2009.-2014.godine

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

1600000

1800000

2000000

POTROŠNJA GORIVA TOPLANE KBC-a RIJEKA

LU SREDNJE (LU S-1) [kg]

LU EKSTRA LAKO (LUEL) [l]

14

4. TEHNIČKI OPIS REKONSTRUKCIJE KOTLOVNICE

Veliki poticaj prelasku energane sa korištenja tekućeg na plinovito gorivo pridonosi i

odluka grada Rijeke da se sve kotlovnice i energane koje su smještene u užem središtu grada

usmjere korštenju plinovitih goriva.

Uslugu opskrbe plinom pod kojim se podrazumijeva prirodni i miješani plin koji se

dovodi gradskom plinskom mrežom, pruža trgovačko društvo ENERGO d.o.o. i to za područje

grada Rijeke, Viškova, Kostrene, Kraljevice i Čavla.

Neposredno uz bolnički kompleks (točnije u Cambierijevoj ulici) prolazi srednjetlačni

plinovod prirodnog plina nazivnog promjera NO150 i tlaka 4 bara. 2010. godine s namjerom

plinifikacije kotlovnice KBC-a rijeka, operator plinskog distribucijskog sustava ENERGO d.o.o.

izveo je razvod plinovoda tada miješanog plina unutar kruga bolničkog kompleksa ali zbog

financijskih problema KBC-a Rijeka kotlovnica nije spojena na plinsku mrežu. U međuvremenu

u plinsku mrežu grada Rijeke uveden je prirodni plin. Razvod plina izveden je tako da jedan

čelični plinovod tlaka 4 bara i nazivnog promjera NO150 i PEHD plinovod tlaka 400 mbar

promjera 63 mm iz Cambierieve ulice prolaze trasom uz glavni ulaz u KBC Rijeka jedan uz

drugog gdje se zatim razdvajaju. Plinovod od 4 bara prati internu bolničku cestu sve do ulaska u

kotlovnicu a plinovod od 400 mbar ide prema glavnoj zgradi za potrebe kuhinje (nacrt 1:

situacija).

Ovim projektom je predviđeno priključenje kotlovnice na srednjetlačni plinovod (4 bar)

prirodnog plina. Priključenjem kotlovnice na plinovod prirodnog plina potrebno je ugraditi

odgovarajući regulator tlaka plina ispred kotlovnice u plinskoj mjernoj redukcijskoj stanici

(PMRS), zajedno sa turbinskim mjeračem protoka. Također je potrebno demontirati stare uljne

plamenike s priključnim cjevovodima i armaturom za tekuće gorivo i ugraditi plinske plamenike

na svim kotlovima proizvođača Đ.Đaković sa kompletnim sustavom za električno napajanje i

automatski rad te priključenje plamenika na plinsku armaturu (plinsku rampu). Na kotlovima na

kojima se ugrađuju novi plamenici potrebno je izvesti odgovarajuće zahvate za ugradnju novih

plamenika uključujući i šamotiranje dijela kotla neposredno uz plamenike. Kotao 1 (TPK

Orosavlje) već ima ugrađen kombi plamenik ulje/plin. U normalnim uvjetima je isključivo

predviđen pogon na prirodni plin, samo u iznimnim slučajevima pogon kotla 1 ostaje na tekuće

gorivo. Za razvod plina unutar kotlovnice korištene su čelične bešavne cijevi. Projektom je

također i obuhvaćena rekonstrukcija sustava odvodnje dimnih plinova te proračun paramaetara

ventilacije i odabir dozračnih i odzračnih otvora.

15

4.1.Plinska mjerno-redukcijska stanica (PMRS)

Plinska mjerna-redukcijska stanica služi za redukciju tlaka plina iz višeg u niži tlačni razred.

Smještena je u zaseban objekt uz samu fasadu zgrade kotlovnice. U ovom slučaju se pomoću

plinskog regulatora tlaka reducira tlak plina sa 4 bara (srednji tlak) na 250 mbar (srednji tlak). U

osnovnu opremu mjerno-redukcijske stanice ubrajaju se:

zaporni elementi

izolirajući umetak

filtri

mjerilo protoka plina

regulatori tlaka sa ugrađenim ili prigrađenim sigurnosno zapornim i odušnim

ventilimma

fazonski elementi, cijevi, prirubnice i brtve

U plinsku mjerno-redukcijsku stanicu kotlovnice KBC-a Rijeka ugrađena je slijedeće oprema:

izolirajuća (dielektrična) prirubnica, koja dielektrički odjeljuje ukopani dio plinovoda od

nadzemnog,

kuglaste slavine (ispred i iza turbinskog mjerača protoka) koje služe za otvaranje i

zatvaranje protoka plina, izdvajanje dijela instalacije radi servisa ili zamjene pojedinih

elemenata.

filter za plin koji služi za zadržavanje eventualno zaostalih nečistoća, te sprječavanje

njihovog ulaska u regulator tlaka i turbinski mjerač protoka koji je posebno osjetljiv na

nečistoće. Učin filtriranja treba biti takav, da čestice iznad 5 μm ne prolaze kroz uložak.

regulator tlaka sa ugrađenim SZV i SOV koji održava konstantan tlak potrošnje od 250

mbar.

trubinski plinomjer s korektorom tlaka/temperatura tip G400 koji mjeri protočnu količinu

plina u pogonskom stanju

elektromagnetni on-off ventil

manometri ugrađeni na ulaznoj i izlaznoj strani mjerne i redukcijske garniture služe za

vizualnu kontrolu tlaka plina.

Oprema i cjevovodi u PMRS moraju biti funkcionalno ispitani i podešeni kod proizvođača, s

provedenim ispitivanjima na ćvrstoću i nepropusnost, uključivo s ispitivanjem zavarenih

područja.

16

4.2.Cjevovod

Nadzemni dovodni plinovod i plinski razvod unutar kotlovnice izveden je od čeličnih

bešavnih cijevi. Međusobno spajanje plinskih vodova izvodi se isključivo zavarivanjem a

spajanje s armaturama i instrumentima vrši se prirubničkim spojevima. Plinovod s armaturom od

kojeg je izveden plinski dovod i razvod plina mora odgovarati zahtjevima iz specifikacije, za

koje treba priložiti ateste odnosno garantne listove. Montažu cjevovda i plinskih armatura treba

izvoditi ovlašteni instalater.

Unutrašnji plinovodi instaliraju se vodoravno i okomito na zidove i stropove. Oni ne smiju biti

pričvršćeni na druge instalacije, niti smiju služit kao oslonac drugim instalacijama i teretima.

Moraju biti postavljeni tako da na njih ne kaplje kondenzatna i druga voda. Plinski vodovi

polažu se uvijek iznad vodovodnih cijevi. Unutar kotlovnice plinovod treba učvrstiti pomoću

držača cijevi (npr. cijevne obujmice, cijevne kuke itd.) (slika 11). Držači cijevi moraju biti iz

negorivih materijala.

Slika 11. Primjer pričvrščenja cijevi za zid

Na mjestu prolaza cijevi kroz zid kotlovnice izvedba prolaza mora omogućiti slobodno širenje i

skupljanje cijevi, odnosno za cijev NO150 koja prolazi kroz zid i ulazi u kotlovnicu izvedba

mora biti kao na slici 12.

Slika 12. Zaštita cijevi na mjestu prolaza kroz zid

17

Sva oprema i cijevi u PMRS i kotlovnici kao i nosači, držači i obujmice moraju se zaštiti od

korozije osnovnim premazom i s dva sloja antikorozivnog premaza slijedećih boja ili mješavina:

za plinske vodove → žuta

za ispust kondenzata i nečistoća → crna

za ručke na armaturi i sigurnosnu opremu → crvena

za nosive konstrukcije,držače i obujmice → siva

za plinski filter → srebrni piroksal

Dimenzioniranje plinovoda te proračun pada tlaka u plinovodu bit će priikazan u daljnem tekstu

ovoga rada.

4.3. Sakupljač kondenzata

Na najnižem mjestu ukopanog plinovoda ugrađuje se sakupljač kondenzata. Iz sakupljača

kondenzata ispusna cijev ulazi u betonsko okno, prolazi kroz pješčani sloj okna pa se u oknu ne

može zadržati voda. Ispusna cijev ima na kraju dvosstruki zapor – kuglastu slavinu i zaporni

ventil s navojnim čepom.

Sakupljač kondenzata s ukopanim dijelom ispusne cijevi nakon montaže mora biti propisno

antikorozivno izoliran (4 mm stakleno vlakno – bitumen ili antikorozivna traka), a ispusna cijev

u oknu i armature antikorozivno zaštićene. Zatvaranje okna predviđeno je poklopcem.

Kondezni lonac položen na otvorenom mora se toplinski izolirati od smrzavanja.

Mjesto gdje je podzemno ugrađen saakupljač kondenzata treba obilježiti natpisnom pločicom.

4.4. Ugradnja plamenika

Na sve kotlove Đ.Đ. tip S-300 i Đ.Đ. tip S-800 potrebno je ugraditi gotove i ispitane

pretlačne plinske plamenike. Plamenici su opremljeni po sistemu pregradnih jedinica koje se

sastoje od:

pretlačnog kombiniranog plamenika koji je opremljen uređajima i elementima

potrebnim za izgaranje plina i ulja za loženje

priključne plinske instalacije s regulacijskim i sigurnosnim uređajima

18

Pretlačni plamenici su oni u koje se zrak za izgaranje dobavlja prisilno pomoću ventilatora.

Kučište plamenika obuhvaća: plamenu glavu s elementima za miješanje goriva i zraka, te

stabilizaciju plamena, uređaj za električnu potpalu i kontrolu plamena, ventilator s

elektromotorom i centrifugalnom sklopkom, regulacijsku zaklopku za zrak sa servomotrom,

sigurnosnu tlačnu sklopku za zrak te elektromagnetsku kombinaciju ventila.

Oznake na plameniku moraju biti istaknute na vidljivom mjestu, s neizbrisivim tekstom, u kojem

moraju biti navedeni namanje slijedeći podaci (slika 13):

proizvođač

oznaka tipa

godina proizvodnje

vrsta plina

nazivno toplinsko opterećenje ili područje (izraženo u kW)

priključni tlak, odnosno protočni tlak mjeren iz filtra (izražen kao najmanja i najveća

vrijednost u mbar)

oznaka atesta s registarskim brojem

Na kotlu 1 (TPK Orosavlje) ugrađen je kombinirani plamenik proizvođača Weishaupt tip

RGL40/2-A koji može raditi sa uljem ili plinom te je za njega potrebno ugradit odgovarajuću

priključnu plinsku instalaciju (plinsku rampu).

Slika 13. Pločica sa podacima o plameniku ugrađenom na kotlu TPK Oroavlje

19

Plamenici se odabiru ovisno o slijedećim parametrima:

toplinski učin kotla (uključujući gubitke topline zračenjem i dimnim plinovima)

vrsta plina

protok plina

tlak plina

vrsta regulacije toplinskog učina

vrsta instalacije armature (određena tlakom plina)

ovisno o namjeni (toplovodno, parno, proizvodni proces i sl.)

Odabir plamenika za kotlove u kotlovnici KBC-a Rijeka bit će prikazan u daljnjem tekstu ovog

rada.

Na slici 14 prikazana je shema pretlačng plinskog plamenika marke Weishaupt.

Slika 14. Shema pretlačnog plinskog plamenikaa marke Weishaupt

20

4.5.Priključna plinska instalacija (plinska rampa)

Tlak plina u unutarnjem plinovodu iznosi 250 mbar; dok je za rad plamenika potreban niži

tlak (ovisi u tipu plamenika). Stoga je za ispravan rad plamenika ulazni tlak plina potrebno

reducirati, što se vrši u plinskoj rampi, točnije regulatoru tlaka.

Plinsku rampu sačinjava slijedeća oprema:

manometar s manometarskom slavinom za vizualnu kontrolu ulaznog tlaka plina.

plinska kuglasta slavina za zatvaranje dotoka plina do plamenika

plinski filter za zadržavanje eventualno zaostalih nečistoća u plinu

manometar s kuglastom slavinom za kontrolu onečišćenja filtera

regulator tlaka plina s ugrađenim ili prigrađenim sigurnosno zapornim ventilom (SZV)

koji služi za redukciju tlaka plina s ulaznog od 250 mbar na tlak potreban za rad

plamenika (određen kod odabira plamenika), dok sigurnosno-zaporni ventil služi za

automatsku blokadu privoda plina plamenika u slučaju havarije reduktora.

sigurnosni ispušni ventil (SOV), za ispuštanje eventualno propuštene male količine plina

pod nešto većim tlakom, a prije reagiranja sigurnosno-zapornog ventila.

manometar s manometarskom slavinom za kontrolu izlaznog tlaka plina iza regulatora

sigurnosna tlačna sklopka za plin u slučaju pada ili porasta tlaka plina koja vrši posredno

blokadu rada plamenika

elektromagnetska ventilska grupa s dva sigurnosna ventila sa međuodzračivanjem, oba

sigurnosna ventila istovremenu otvaraju-prekidaju dovod plina, a ispušni ventil (bez

napona otvoren) prekida-otvara međuodzračivanje i vrši se vizualna kontrola propusnosti

sigurnosnog ventila.

ispitni plamenik sa slavinom

Sheme plinskh rampi za kotlove u kotlovnici KBC Rijeka dane su u prilogu (nacrt 5/8, nacrt 6/8,

nacrt 7/8).

21

5. PRORAČUN POTROŠNJE PRIRODNOG PLINA

Donja ogrijevna vrijednost prirodnog plina:

𝐻d = 9,97 kWh mn3⁄ = 35,9 MJ mn

3⁄

Kotao 1: TPK Orosavlje

Učin: 𝑄 = 1980 kW

St.iskorištenja: 𝜂 = 0,92

Slijedi da je potrošnja jednaka:

𝐺kotao 1 =𝑄

𝐻d ∙ 𝜂=

1980

35900 ∙ 0,92= 0,06 mn

3 s⁄ = 216 mn3 h⁄

Kotao 2, 3 i 4: Đuro Đaković S - 300




𝐺kotao 2 =𝑄

𝐻d ∙ 𝜂=

1800

35900 ∙ 0,85= 0,059 mn

3 s⁄ = 212,4 mn3 h⁄

𝐺kotao 3 = 0,059 mn3 s⁄ = 212,4 mn

3 h⁄

𝐺kotao 4 = 0,059 mn3 s⁄ = 212,4 mn

3 h⁄

Kotao 5 i 6: Đuro Đaković S - 800




𝐺kotao 5 =𝑄

𝐻d ∙ 𝜂=

5200

35900 ∙ 0,85= 0,17 mn

3 s⁄ = 612 mn3 h⁄

𝐺kotao 6 = 0,17 mn3 s⁄ = 612 mn

3 h⁄

22

UKUPNA POTROŠNJA PRIRODNOG PLINA KOTLOVNICE (u slučaju da rade svi

kotlovi)

𝐺max = 𝐺kotao 1 + (3 ∙ 𝐺kotao 2,3 i 4) + (2 ∙ 𝐺kotao 5 i 6)

𝐺max = 216 + (3 ∙ 212,4) + (2 ∙ 612) = 2077,2 mn3 h⁄

U kotlovnici nikada nisu u isto vrijeme u pogonu svi kotlovi. Kotao 6 (Đ.Đ. S-800) služi kao

rezerva u slučaju kvara ili remonta kotla 5, dok kotao 4 (Đ.Đ. S-300) služi kao rezerva u slučaju

kvara ili remonta kotla 1 (TPK Orosavlje). Njihova potrošnja plina neće biti uračunata u

vrijednost ukupne potrošnje plina koja će dalje biti korištena za potrebe dimenzioniranja cijevi i

proračuna pada tlaka u razvodu cjevovoda unutar kotlovnice. U nastavku je opisan raspored rada

kotlova koji služe za grijanje bolničko kompleksa u ovisnoti o temperaturi vanjskoga zraka u

zimskom periodu. Bitno je napomenuti da se zimski period počinje sa zimskim računanjem

vremena odnosno završava sa početkom ljetnog računanja vremena.

U slučaju vanjskih temperatura zraka od oko 5℃

za potrebe grijanja rade dva manja kotla, kotao 2 i kotao 3 (Đ.Đaković S-800)

U slučaju vanjskih temperatura zraka od oko 0℃

za potrebe grijanja radi jedan veći kotao (Đ.Đ. S-800) i jedan manji kotao (Đ.Đ.S-800)

U slučaju vanjskih temperatura zraka od oko -5℃ i niže

za potrebe grijanja radi jedan veći (S-800) i dva manja kotla (S-300)

Za potrebe praone (vešarne) koristi se kotao 1 (rezerva kotao 4).

Ukupna količina plina koja zadovoljava potrebe grijanja bolničkog kompleksa te proizvodnju

suhozasićene pare za potrebe vešarne dana je u nastavku te će se u daljnjem tekstu koristiti za

proračun dimenzioniraja cijevi i proračun pada tlaka u cjevovodu. Ukupna količina plina ne

sadržava potrošnju kotlova koji služe kao rezerva, odnosno sastoji se od potrošnje kotla 1 (TPK

Orosavlje), potrošnje kotla 2 i 3 (Đ.Đ. S-300) te potrošnje kotla 5 (Đ.Đ. S-800)

𝐺ukupno = 216 + (2 ∙ 212,4) + 612 = 1252,8 mn3 h⁄ ≈ 1300 mn

3 h⁄

23

Ako bi gledali po tablicama danim u poglavlju 3, vidi se da je u periodu od 2011. do 2014.godine

maksimalna potrošnja loživog ulja srednjeg bila u siječnju 2011.godine kada je ukupno

potrošeno 238 720 kg, a maksimalna potrošnja loživog ulja ekstra lakog u prosincu 2014.godine

kada je potrošeno 30 212 l. Period od 2011. do 2014. godine uzima se iz razloga jer je 2010,

godine unutar kotlovnice instaliran novi kotao (TPK Orosavlje) te je od 2011.godine tek počela

povećana potrošnja loživog ulja ekstra lakog.

Pretvorimo li navedenu maksimalnu količinu potrošenog goriva u proizvedenu energiju, slijedi

da je proizvedena energija iz goriva iznosila:

Za LUS I ogrijevna moć iznosi:

𝐻d = 40 MJ/kg

Za LUEL ogrijevna moć iznosi:

𝐻d = 42,7 MJ/kg

pa slijedi:

𝐸LUS I(max) = 𝐺LUS I(max) ∙𝐻d3,6

= 238720 ∙40

3,6= 2652444,5 kWh

𝐸LUEL(max) = 𝐺LUEL(max) ∙𝐻d3,6

= 30212 ∙42,7

3,6= 358347,9 kWh

𝐸UKUPNO = 𝐺LUS I(max) + 𝐺LUEL(max) = 3010792,4 kWh

gdje je:

𝐸LUS I(max) - proizvedena energija iz LUS I [kWh]

𝐸LUEL(max) - proizvedena energija iz LUEL [kWh]

𝐺LUS I(max) - maksimalna potrošnja LUS I [kg]

𝐺LUEL(max) - maksimalna potrošnja LUEL [kg]

𝐻d - donja ogrijevna moć [MJ/kg]

Ogrijevna moć prirodnog plina iznosi:

𝐻d = 35,9 MJ/kg = 9,97 kWh/ kg

24

Bitno je napomenuti da loživo ulje srednje koriste kotlovi koji služe za grijanje bolničkog

kompleksa. Uzmemo li u obzir da su za mjesec siječanj 2011. godine radili svakodnevno 24 h na

dan, količina plina koja bi nadomjestila tu količinu energije iznosi:

𝐺PLIN(max) =𝐸LUS I(max)

𝐻d ∙ 31 ∙ 24=

2652444,5

9,97 ∙ 31 ∙ 24= 357,59 mn

3/h

Loživo ulje ekstra lako koristi samo kotao 1 (TPK Orosavlje) za potrebe praone. Praona radi

svakodnevno od 6 sati ujutro do 20 sati navečer pa količina plina koja bi nadomjestila tu količinu

energije iznosi:

𝐺PLIN(max) =𝐸LUEL(max)

𝐻d ∙ 31 ∙ 24=

358347,9

9,97 ∙ 31 ∙ 14= 82,82 mn

3/h

Ukupna količina plina koja bi nadomjestila energetske potrebe energane iznosi:

𝐺PLIN(UKUPNO) = 357,59 + 82,82 = 440,41 mn3/h

Prema navedenom sliijedi da se pri odabiru plinske armature u mjerno-regulacijskoj stanici ne

smiju uzimati dijelovi koji zahtjevaju protok manji od 500 mn3/h.

25

6. PROCJENA UŠTEDE NA GORIVU

6.1.Cijene loživog ulja srednjeg i loživog ulja ekstra lakog

Prema podacima dobivenim iz poduzeća „INA-Industrija nafte“ u slijedećim tablicama dane

su cijene loživog ulja ekstra lakog i loživog ulja srednjeg. Cijene se sastoje od cijene goriva po

litri (za loživo ulje ekstra lako – LUEL) te cijene goriva po kilogramu (za loživo ulje srednje –

LUS I). Bitno je napomenuti da KBC Rijeka kao gospodarski subjekt na cijenu goriva plaća još i

trošarinu, dok je oslobođen plaćanja PDV-a, pa tako cijene dane u tablicama ne sadržavaju

stavku PDV. U daljnjem proračunu procjene uštede na gorivu zbog pada cijene nafte na

svjetskom tržištu koristit će se srednja cijena goriva u periodu od 2013. godine do srpnja 2015.

godine.

Tabela 8. Veleprodajne cijene INA-e sa trošarinom bez PDV-a za LUEL

VELEPRODAJNE CIJENE INA-e ZA

LUEL

GODINA CIJENA [kn/l]

2013. 5,24

2014. 4,92

2015. 3,97

PROSJEK 4,7

Tabela 9. Veleprodajne cijene INA-e sa trošarinom bez PDV-a za LUS I

VELEPRODAJNE CIJENE INA-e ZA

LUS I

GODINA CIJENA [kn/kg]

2013. 4,37

2014. 4,18

2015. 3,55

PROSJEK 4,0

26

6.2.Energetska potrošnja energane

Prema potrošnji goriva prikazanoj na stranicama 10,11 i 12 te poznavanjem donjih ogrijevnih

vrijednosti korištenih energenata u kotlovnici, moguće je izračunati količinu toplinske energije

koju energana proizvede godišnje. Kako je 2010. godine unutar kotlovnice instaliran novi parni

kotao (TPK Orosavlje) tek je u 2011.godini porasla potrošnja loživog ulja ekstra lakog (LUEL).

Iz tog razloga u slijedećim tablicama prikazana je energetska potrošnja energane u periodu od

2011. do 2014. godine (tablica 10.)

Tabela 10. Energetska vrijednost potrošene količine goriva u periodu od 2011.-2014.godine

GODINA PROIZVEDENA ENERGIJA (LUS I)

[kWh]

PROIZVEDENA ENERGIJA (LUEL)

[kWh]

2011 16.015.376 2.759.822

2012 15.522.658 3.231.719

2013 15.029.941 3.703.617

2014 13.977.713 3.425.867

PROSJEK 15.136.422 3.280.256,25

Prema tablici 10. možemo zaključiti da je prosječna energetska vrijednost u periodu od

2011.godine do 2014. godine iznosila 18,42 GWh godišnje.

6.3.Cijena prirodnog plina

Sukladno Općim uvjetima za opskrbu prirodnim plinom (NN 43/09) i Pravilnikom o organizaciji

tržišta prirodnog plina (NN 126/10 i 128/11) od 01. siječnja 2012. godine obračun isporučenog

plina iskazuje se za isporučenu energiju plina izraženu u kunama za kWh umjesto dosadašnjeg

obračuna za isporučeni volumen plina u kunama za m3. Pretvorbeni faktor za izračun cijene plina

dostavlja ENERGO d.o.o.

Temeljem Odluke Vlade RH od 01. svibnja 2012. godine uvedena je fiksna naknada za

distribuciju plina odnosno fiksna mjesečna naknada koju su obvezni plaćati svi korisnici

neovisno o potrošnji plina.

27

Na slijedećoj slici prikazane su cijene prirodnog plina ovisno o tarifnom modelu koji koristi

kupac („izvor službene stranice društva ENERGO.d.o.o.“).

Slika 15. Cijene prirodnog plina ovisno o tarifnom modelu koji koristi kupac

Prema prosječnoj energetskoj vrijednosti u periodu od 2011. do 2014. godine od 18,42 GWh,

KBC Rijeka bi prelaskom na prirodni plin koristio tarifni model TM9 (za godišnju potrošnju

veću od 10.000.000 kWh, a manjom ili jednakom 25.000.000 kWh). Cijena se sastoji od krajnje

cijene opskrbe (kn/kWh), naknade za opskrbu plinom (kn/mj) te fiksne mjesečne naknade

(kn/mj). KBC Rijeka kao gospodarski subjekt oslobođen je plaćanja PDV-a.

28

6.4.Izračun financijske uštede na gorivu

Analiza procjena mogućih ušteda učinjena je usporedbom pogonskih troškova za tri vrste

energenta: ulje za loženje srednje (LUS I), ulje za loženje ekstra lako (LUEL) te prirodni plin.

Analiza je napravljena za prosječne vrijednosti potrošnje goriva u periodu od 2011. do 2014.

godine. U tablici 11. i 12. prikazana su prosječna potrošnja u kunama na loživo ulje srednje

odnosno loživo ulje ekstra lako u navedenom periodu.

Tabela 11. Prosječna potrošnja u kunama za LUS I u periodu 2011. – 2014.g

ULJE ZA LOŽENJE SREDNJE (LUS I)

Prosječna potrošnja goriva

[kg]

Ogrijevna moć

[MJ/kg]

Cijena

(kn/kg)

UKUPNO

(kn)

1.362.414,25 40,0 4,00 5.449.657,00

Tabela 12. Prosječna potrošnja u kunama za LUEL u periodu 2011. – 2014.g

ULJE ZA LOŽENJE EKSTRA LAKO (LUEL)

Prosječna potrošnja goriva [l] Ogrijevna moć [MJ/kg] Cijena

(kn/l)

UKUPNO

(kn)

276.581,5 42,7 4,70 1.299.933,05

Prema tablici 11. i 12. možemo zaključiti da je prosječna potrošnja godišnje za korištenje

loživog ulja ekstra lakog te loživog ulja srednjeg iznosi 6.749.590 kn.

Iz podataka sa stranice 24 gdje je zaključeno da je za energetske potrebe proizvodnje toplinske

energije energana godišnje potroši 18,42 GWh energije slijedi da je potrošnja prirodnog plina:

Tabela 13. Prosječna potrošnja u kunama za prirodni plin u periodu 2011. – 2014.g

PRIRODNI PLIN

Prosječna potrošnja energije

[kWh]

Ogrijevna moć

[kWh/m3]

Cijena

(kn/kWh)

UKUPNO

(kn)

18.416.678,25 9,97 0,3093 5.696.278,58

Dodamo li na ukupnu vrijednost naknadu za opskrbu plinom koja iznosi 20,00 kn/mj te fiksnu

mjesečnu naknadu koja iznosi 200 kn/mj ispada da bi za proizvodnju energije korištenjem

prirodnog plina kao energenta bilo potrošeno 5.698.919,00 kn.

29

Usporedbom dobivenih cijena možemo zaključiti da bi se prelaskom kotlovnice na korištenje

prirodnog plina godišnje na gorivu uštedilo oko 1.050.671 kn.

Kako je već spomenuto (podnaslov 2.2.), energana bolnice s obzirom na lokaciju na kojoj se

nalazi, ne bi smjela koristiti kao energent loživo ulje srednje. Ukoliko bi energana koristila samo

loživo ulje ekstra lako, ušteda na gorivu prelaskom na prirodni plin bila bi puno veća.

6.5.Dodatne prednosti korištenja prirodnog plina

Osim povoljnije cijene u odnosu na loživo ulje srednje i loživo ulje ekstra lako, prirodni plin

kao energent ima i dodatnih prednosti kao što su:

manja emisija štetnih tvari u atmosferu (u sastavu prirodnog plina nema sumpora),

eliminacija neadekvatnih i po okoliš rizičnih spremnika,

ušteda na energiji za zagrijavanje goriva, parnih i električnih grijalica potrebnih za

dogrijavanje ulja za loženje srednjeg,

eliminacija transportnih zupčastih pumpi (elektro pogon) goriva od sezonskog do

dnevnog rezervoara goriva,

anuliranje dnevnih spremnika goriva,

reduciranje troškova čišćenja i servisiranja plamenica i dimovodnih cijevi kotlova,

eliminacija troškova čišćenja taloga na dnu tankova goriva (dnevni i sezonski),

oslobađanje prostora danas zauzetog spremnicima goriva.

30

7. DIMENZIONIRANJE UNUTRANJEG PLINOVODA

Razvod plinovoda unutar bolničkog kompleksa izveden je podzemno tako da prati trasu

glavne prometnice sve do samog ulaza u kotlovnicu. Taj razvod izveo je ENERGO d.o.o. 2010.

godine. Plinovod ima promjer NO150 sa tlakom plina od 4 bara te je izrađen od čelika. U ovom

radu bit će prikazano priključivanje na dovedeni plinovod ispred kotlovnice sa cijevi promjera

NO150, uzdizanje plinovoda nadzemno, ulaz u mjerno-redukcijsku stanicu koja se nalazi uz

fasadu zgrade kotlovnice te razvod plinovoda unutar kotlovnice do potrošača. Za

dimenzioniranje cijevi koristit će se protok od 1300 m3/h (slučaj da kotlovi u isto vrijeme rade na

100%) jer kotao 4 i kotao 6 služe isključivo kao rezerve. Razvod plinovoda unutar kotlovnice

prikazan je u prilogu (nacrt 2/8 i 3/8)

1.dio – za 1300 m3/h plina (od izlaza iz PMRS do prvog T-spoja)

Zadani parametri:

V = 1300 m3/h - protok kroz cjevovod

w = 15 m/s - protpostavljena brizina strujanja kroz cjevovod

Iz jednadžbe

𝑉 = 𝐹 ∙ 𝑤 = 𝑑2 ∙ 𝜋

4∙ 𝑤

slijedi da je promjer cijevi:

𝑑 = √4 ∙ 𝑉

𝜋 ∙ 𝑤= √

4 ∙ 1300

3600 ∙ 𝜋 ∙ 15= 0,17508 m = 175,08 mm

Za promjer cijevi uzet je nazivni promjer NO150 za koji vrijedi:

Dv = 168,3 mm - vanjski promjer cijevi

du = 159,3 mm - unutarnji promjer cijevi

d = 4,5 mm - debljina stjenke

Pa je stvarna brzina unutar plinovoda:

𝑤 = 𝑉

𝐹=

4 ∙ 1300

3600 ∙ 0,15932 ∙ 𝜋= 18,12 m/s

31

2.dio – za 650 m3/h plina (razvod prema kotlovima 1,2,3 i 4 do drugog T-spoja)

Zadani parametri:




𝑑 = √4 ∙ 𝑉

𝜋 ∙ 𝑤= √

4 ∙ 650

3600 ∙ 𝜋 ∙ 12= 0,1384 m = 138,4 mm



Du = 159,3 mm - unutarnji promjer cijevi



𝑤 = 𝑉

𝐹=

4 ∙ 650

3600 ∙ 0,15932 ∙ 𝜋= 9,06 m/s

3.dio – za 435 m3/h (na T-spoju lijevo prema kotlu 1 i 2 do slijedećeg T-spoja)

Zadani parametri:




𝑑 = √4 ∙ 𝑉

𝜋 ∙ 𝑤= √

4 ∙ 435

3600 ∙ 𝜋 ∙ 10= 0,124 m = 124 mm

32






𝑤 = 𝑉

𝐹=

4 ∙ 435

3600 ∙ 0,10532 ∙ 𝜋= 13,88 m/s

Ovdje treba napomenuti da u slučaju kvara kotla 1 u pogon ulazi kotao 4 kao rezerva. Iz tog će

razloga i odvojak desno biti promjera NO100.

4.dio – za 220 (215) m3/h-cjevovodi koji vode u 4 kotla (TPK Orosavlje + 3 x Đ.Đ. tip S-300)

Zadani parametri:

V = 220 m3/h - protok kroz cjevovod (215 m3/h za kotlove Đ.Đ. tip S-300)



𝑑 = √4 ∙ 𝑉

𝜋 ∙ 𝑤= √

4 ∙ 220

3600 ∙ 𝜋 ∙ 10= 0,0882 m = 88,2 mm





33


𝑤 = 𝑉

𝐹=

4 ∙ 220

3600 ∙ 0,07992 ∙ 𝜋= 12,2 m/s

5.dio – za cjevovod koji vodi do kotla Đ.Đ. S-800

Zadani parametri:




𝑑 = √4 ∙ 𝑉

𝜋 ∙ 𝑤= √

4 ∙ 650

3600 ∙ 𝜋 ∙ 12= 0,1384 m = 138,4 mm






𝑤 = 𝑉

𝐹=

4 ∙ 650

3600 ∙ 0,15932 ∙ 𝜋= 9,06 m/s

Kako su kotlovi 5 i 6 isti (Đ.Đ. tip S-800) imaju iste promjere cijevi.

34

8. PRORAČUN PADA TLAKA U PLINOVODU

Kod proračuna pada tlaka u plinovodu bitno je napomenuti da se plinovodi unutar kotlovnice

postavljaju vodoravno i okomito na zidove i stropove. Plinovod mora biti postavljen iznad

vodovodnih cijevi kako na njega nebi kapljala kondenzatna ili druga voda pa se zbog toga nakon

ulaza u kotlovnicu podiže na visinu od 5 metara do stropa kotlovnice. Ta vrijednost bit će uzeta

kod proračuna pada tlaka na dionicama gdje se plinovod spušta prema plinskoj rampi.

Ukupni pad tlaka u nekom plinovodu (tj. zbroj pada tlaka na ravnom dijelu i ukupnog pada tlaka

zbog lokalnih otpora) proračunat je po slijedećoj jednadžbi:

∆𝑝 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2

gdje je:

∆𝑝 - ukupni pad tlaka, [Pa]

𝜆 - koeficijent trenja, odnosno linijskih otpora strujanju

L - duljina cjevovda, [m]

𝑑𝑢 - unutarnji promjer plinovoda, [m]

𝜉 - koeficijent lokalnog otpora strujanju

𝜌 - gustoća plina, [kg/m3]

w - brzina strujanja plina, [m/s]

Kako bi se mogao odrediti koeficijent trenja 𝜆 potrebno je izračunati Reynoldsov broj.

Reynoldsov broj je bezdimenzijska značajka kojom se izražava odnos brzine strujanja , promjera

cijevi, na osnovi čega se može odrediti je li strujanje fluida laminarno ili turbulentno. Za

očekivati je da će u plinovodu biti turbulentno strujanje.

1.dio – od ulaza do T spoja (NO150)

Određivanje Reynoldsovog broja:

𝑅𝑒 =𝑤 ∙ 𝑑𝑢 ∙ 𝜌

𝜂=

18,12 ∙ 0,1593 ∙ 0,7175

10,35 ∙ 10−6= 200104 → turbulentno strujanje

𝜂 - dinamička viskoznost plina [Pas]

35

Određivanje koeficijenta trenja:

1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 159,3⁄

3,7)

1,1

+6,9

200104]

k - hrapavost stjenke cijevi [mm]

Slijedi da je 𝜆 :

𝜆 = 0,0175

Pa je pad tlaka:

∆𝑝 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,0175 ∙

11,5

0,1593+ 6] ∙

0,7175 ∙ 18,122

2= 857,7 Pa

2.dio – za protok 650 m3/h i NO150



𝜂=

9,06 ∙ 0,1593 ∙ 0,7175



1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 159,3⁄

3,7)

1,1

+6,9

100052]


𝜆 = 0,0194

Pa je pad tlaka:

∆𝑝 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,0194 ∙

7,5

0,1593+ 3] ∙

0,7175 ∙ 9,062

2= 115,2 Pa

36

3.dio – cijev NO100 / 435 m3/h (prema kotlu 1 i 2)



𝜂=

13,88 ∙ 0,1053 ∙ 0,7175



1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 105,3⁄

3,7)

1,1

+6,9

101321]


𝜆 = 0,02

Pa je pad tlaka:

∆𝑝 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,02 ∙

1,15

0,1053+ 2] ∙

0,7175 ∙ 13,882

2= 153,4 Pa

4.dio – cijev NO100 / 430 m3/h (prema kotlu 3 i 4)



𝜂=

13,88 ∙ 0,1053 ∙ 0,7175



1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 105,3⁄

3,7)

1,1

+6,9

101321]


𝜆 = 0,02

Pa je pad tlaka:

∆𝑝 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,02 ∙

3,15

0,1053+ 2] ∙

0,7175 ∙ 13,882

2= 180 Pa

37

5.dio – cijevi koje idu na kotlove 2 i 3 NO80 / 220 m3/h



𝜂=

12,2 ∙ 0,0799 ∙ 0,7175



1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 79,9⁄

3,7)

1,1

+6,9

67575]


𝜆 = 0,022

Pa je pad tlaka:

∆𝑝kotao2 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,022 ∙

7,5

0,0799+ 2,5] ∙

0,7175 ∙ 12,22

2= 242,8 Pa

∆𝑝kotao3 = 242,8 Pa

6.dio – cijevi koje idu na kotlove 1 i 4 NO80 / 220 m3/h



𝜂=

12,2 ∙ 0,0799 ∙ 0,7175



1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 79,9⁄

3,7)

1,1

+6,9

67575]


𝜆 = 0,022

38

Pa je pad tlaka:

∆𝑝kotao1 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,022 ∙

7,8

0,0799+ 3,0] ∙

0,7175 ∙ 122

2= 308,5 Pa

∆𝑝kotao4 = 308,5 Pa

7.dio – cijev NO150 / 650 m3/h u kotao 5



𝜂=

12 ∙ 0,1593 ∙ 0,7175



1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 159,3⁄

3,7)

1,1

+6,9

132519]


𝜆 = 0,019

Pa je pad tlaka:

∆𝑝 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,019 ∙

26

0,2101+ 4,5] ∙

0,7175 ∙ 122

2= 389,6 Pa

8.dio – cijev NO150 / 650 m3/h koja vodi u kotao 5 (Đ.Đ. S-800)



𝜂=

12 ∙ 0,1593 ∙ 0,7175



1

√𝜆= −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

𝑘 𝑑𝑢⁄

3,7)

1,1

+6,9

𝑅𝑒] = −1,8 𝑙𝑜𝑔 [(

0,05 159,3⁄

3,7)

1,1

+6,9

132519]


𝜆 = 0,019

39

Pa je pad tlaka:

∆𝑝 = [𝜆 ∙𝐿

𝑑𝑢+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌 ∙ 𝑤2

2= [0,019 ∙

8

0,1593+ 3] ∙

0,7175 ∙ 122

2= 218,5 Pa

MAKSIMALNI PAD TLAKA U PLINOVODU IZNOSI

∆𝒑𝒕𝒐𝒕 = 857,7 + 115,2 + 153,4 + 180 + (2 ∙ 242,8) + (2 ∙ 308,4) + 390 + 218,4 = 3017 Pa

∆𝒑𝒕𝒐𝒕 = 30,17 mbar

Proračunati maksimalini pad tlaka u plinovodu potrebno uzeti u obzir prilikom odabira

plamenika.

40

9. ODABIR PLAMENIKA I PLINSKE ARMATURE

Na svim kotlovima Đ.Đaković tip S-300 i tip S-800 potrebno je ugraditi pretlačne plinske

plamenike. Na kotlu 1 (TPK Orosavlje) već je ugrađen pretlačni kombinirani (ulje/plin)

plamenik proizvođača Weishaupt tip RGL 40/2-A. Plinski plamenici biti će odabrani iz kataloga

proizvođača Weishaupt ovisno o:

učinu kotla

tlaku ložišta (otpor ložišta) i

tlaku u plinovodu (250 mbar)

Nakon odabira plamenika odabire se i plinska armatura (plinska rampa) također proizvođača

Weishaupt. U nastavku je prikazan odabir plamenika i plinske armature za kotlove u kotlovnici.

9.1.Odabir plamenika i plinske armature za kotao Đ.Đaković tip S-300

Karakteristike ovog kotla potrebne za odabir plamenika su:

- Učin kotla: 1800 kW

- Otpor ložišta: 5 mbar

- Tlak u plinovodu: 250 mbar

Za zadane karakteristike prema grafu (slika 16) iz Weishaupt kataloga proizvoda odabran je

plinski plamenik tip WM-G20/3-A ZM.

Slika 16. Pomoćni dijagram iz kataloga Weishaupt za određivanje tipa plamenika

41

Odabrani kotao ima raspon učina od 350 kW do 2600 kW, te je otpor ložišta manji od tlaka koji

se dobije očitanjem iz dijagrama za zadani učin uvećan za 10%. Opis oznaka u nazivu

plamenika dan je u nastavku:

- WM - Weishaupt plamenik tipnog reda monarch

- G - Plin (Gas)

- 20 - Veličina

- /3 - Učinska veličina

- -A - Broj konstrukcije

- ZM - Izvedba (klizno stupanjska ili modluirajuća regulacija)

-

Slika 17. Weishaupt plinski plamenik tip WM G-20/3-A

Za plamenik WM-G20/3-A ZM odabrana je odgovarajuća plinska armatura prema slijedećoj

tablici:

Za prvi učin veći od učina kotla (2100 kW) očitava se tlak u mbar. Kako je tlak u plinovodu 250

mbar, za radni tlak plamenika potreban je tlak od 165 mbar (prvi manji od tlaka u plinovodu), za

kojeg odgovara nazivni otvor plinske armature od 1 1/2'' odnosno nazivni otvor plinske

prigušnice NO65.

42

Slika 18. Pomoćna tablica iz kataloga Weishapt za određivanje otvora armature

Tlak ložišta u mbar mora bit pribrojen najnižem tlaku plina iz tablice. To daje najniži ulazni tlak

plina. Pa je tako u našem slučaju najniži ulazni tlak plina 170 mbar (165+5).

9.2.Odabir plamenika i plinske armature za kotao Đ.Đaković tip S-800

Na isti način kao i za kotao Đ.Đaković S-300 odabran je i plamenik za kotao S-800.

Karakteristike ovog kotla potrebne za odabir plamenika su:

- Učin kotla: 5200 kW

- Otpor ložišta: 8 mbar

- Tlak u plinovodu: 250 mbar

Za zadane karakteristike prema grafu (slika 19) iz Weishaupt kataloga proizvoda odabran je

plinski plamenik tip WM-G50/1-A ZM-NR.

Slika 19. Pomoćni dijagram iz kataloga Weishaupt za određivanje tipa plamenika

43

Slika 20. Weishaupt plinski plamenik tip WM G-50/1-A

Za plamenik WM-G20/3-A ZM odabrana je odgovarajuća plinska armatura prema slijedećoj

tablici:

Slika 21. Pomoćna tablica iz kataloga Weishaupt za određivanje otvora armature

Tlak ložišta u mbar mora bit pribrojen najnižem tlaku plina iz tablice. To daje naniži ulazni tlak

plina. Pa je tako u našem slučaju za plamenike WM-G50/1-A ugrađene na kotlovima Đ.Đaković

S-800 najniži ulazni tlak plina 207 mbar (199+8).

Za najniži ulazni tlak plina odgovara nazivni otvor armature NO65 te nazivni otvor plinske

prigušnice NO100.

44

10. PRORAČUN DIMNJAKA

Kako je prethodno napomenuto trenutno stanje odvoda dimnih plinova je takvo da su 2 kotla

Đ.Đ: S-800 spojena na jednu dimnjaču, a preostala 4 kotla na drugu dimnjače. Dimnjače se dalje

nadovezuju na slobodno stojeći dimnjak kotlovnice koji se nalazi na južnom pročelju zgrade

unutar kojeg se nalaze 2 dimovodna kanala (promjera ∅1000). Prelaskom energane na korištenje

prirodnog plina, postojeća dimovodnu instalacija ne zadovoljava uvjete dimnih plinova nastalih

izgaranjem prirodnog plina odnosno prelaskom na prirodni pli svaki kotao mora imati svoj

dimovodni kanal. Pa su tako u nastavku određeni promjeri dimovodnih kanala, visina dimnih

kanala, te proračun pada tlaka. Pad tlaka unutar dimnog kanala mora biti manji od proračunatog

uzgona.

10.1. Proračun dimovodnog kanala za kotao TPK Orosavlje ORO 3.2SA

Učin kotla TPK Orosavlje iznosi:

Q = 2000 kW

Pad tlaka u dimnjaku računa se po jednandžbi:

∆𝑝D = 𝑓D [𝜆T𝐿

𝑑h+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌D ∙ 𝑤2

2

gdje je:

𝑓D - faktor sigurnosti za pad tlaka (određeno da će biti 1,5)

L - ukupna dužina dimovodne cijevi [m] (dimnjača + dimnjak) – izmjereno na nacrtu br.8.

𝜆T - koeficijent trenja (određeno da će biti 0,04)

𝑑h - hidraulički promjer [mm]

𝜉 - lokalni otpori

𝜌D - gustoća dimnih plinova [kg/m3]

𝑤 - brzina strujanja dimnih plinova u dimnjaku [m/s]

45

Određeno je da će dimovodni kanal biti kružnog poprečnog presjeka promjera 500 mm, te je

nactnom dokumentacijom određeno da je:

L = 35 m (10 m duljina dimovodne cijevi + 25 m visina dimnjaka)

𝑑h = 500 mm = 0,5 m

Temperatura dimnih plinova kreće se u rasponu od 130℃ do 170℃ te je u ovom proračunu uzet

da je temperatura:

TD = 403 K = 130℃

Pa je gustoća dimnih plinova izgaranja:

𝜌D =𝑚 ∙ 𝑝

𝑅 ∙ 𝑇=

28,95 ∙ 101325

8314 ∙ 403= 0,875 kg/m3

Potrošnja goriva za kotao TPK Orosavlje je prethodno izračunata te iznosi:

B = 216 mn3/h

Sastav goriva je slijedeći:

CH4 = 99,28%

C2H6 = 0,01%

CO2 = 0,03%

N2 = 0,68%

Za zadani sastav ogrijevna moć plina iznosi:

Hd = 35,9 MJ/mn3

Minimalna potreba za kisikom:

𝑜m =1

2(𝐶𝑂′ + 𝐻2

′ ) + ∑ [(𝑥 +𝑦

4) ∙ 𝐶𝑥𝐻𝑦′] − 𝑂2′

𝑜m = (1 +4

4) ∙ 0,9928 + (2 +

6

4) ∙ 0,0001 = 1,986 𝑚𝑛,𝑂2

3 /𝑚𝑛,𝑝𝑙3

46

Minimalna potreba za zrakom za izgaranje:

𝑙𝑚 =𝑜m

0,21=

1,986

0,21= 9,46 mn,zr

3 /mn,pl3

Stvarna potreba za zrakom:

𝑙 = 𝑙m ∙ 𝜆 = 9,46 ∙ 1,15 = 10,88 mn,zr3 /mn,pl

3

Ukupna količina zraka za izgaranje:

𝐿 = 𝑙 ∙ 𝐵 = 10,88 ∙ 216 = 2350 mn,zr3 /h

Količina sudionika u plinovima izgaranja:

[𝐶𝑂2] = ∑ 𝑥 ∙ 𝐶𝑥𝐻𝑦′ = 1 ∙ 0,9928 + 2 ∙ 0,0001 = 0,993 mn,𝐶𝑂2

3 /mn,pl3

[𝑂2] = 0,21 ∙ (𝜆 − 1) ∙ 𝑙m = 0,21 ∙ (1,15 − 1) ∙ 9,46 = 0,3mn,𝑂23 /mn,pl

3

[𝑁2] = 0,79 ∙ 𝜆 ∙ 𝑙𝑚 + 𝑁2 = 0,79 ∙ 1,15 ∙ 9,46 + 0,0068 = 8,6 mn,𝑁23 /mn,pl

3

[𝐻2𝑂] = ∑ 0,5 ∙ 𝑦 ∙ 𝐶𝑥𝐻𝑦′ = 2 ∙ 0,9928 + 3 ∙ 0,0001 = 1,986 mn,H2O

3 /mn,pl3

Sadržaj vlažnih plinova:

𝑣vl = [𝐶𝑂2] + [𝑂2] + [𝑁2] + [𝐻2𝑂] = 11,87𝑚n3/𝑚n,pl

3

Ukupna količina vlažnih plinova:

𝑉vl = 𝑣vl ∙ 𝐵 = 11,87 ∙ 216 = 2563,92 𝑚n3/h

Slijedi da je brzina plinova u dimnjaku:

𝑤 =𝑉vl𝐴

=4 ∙ 2563,92

3600 ∙ 0,52 ∙ 𝜋= 3,63 m/s

Sada je moguće proračunat pad tlaka, pa slijedi.


𝑑h+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌D ∙ 𝑤2

2= 1,5 ∙ [0,04 ∙

35

0,5+ 1,4] ∙

0,875 ∙ 3,632

2= 36,3 Pa

Lokalni otpori 𝜉 te dužina L određeni su prema nacrtu br.2 i nacrtu br.3.

47

Uzgon je jednak:

𝑈 = ℎD(𝜌z − 𝜌D) ∙ 𝑔 ∙ 𝑓p = 25 ∙ (1,15 − 0,875) ∙ 9,81 ∙ 0,95 = 64,07 Pa

Kako je uzgon veći od pada tlaka možemo reći da dimovodni kanal promjera 500 mm te visina

dimnjaka od 25 m su pravilno projektirani, te je uvjet zadovoljen.

10.2. Proračun dimovodnih kanala za kotlove Đ.Đ. S-300

Unutar kotlovnice ima sveukupno tri kotla Đ.Đ. S-300, tako da će u ovom proračunu biti

proračunat pad tlaka u dimnjaku za najudaljeniji kotao (kotao 4). Ukoliko je navedeni pad tlaka

manji od uzgona, smatrat ce se da je uvjet zadovoljen te će i na preostalim kotlovima tip S-300

biti ugrađeni dimovodni kanali jednakog poprečnog presjeka.

Učin kotla Đ.Đ tip S-300 iznosi:

Q = 1800 kW

Određeno je da će dimovodni kanal biti kružnog poprečnog presjeka promjera 500 mm, te je

nactnom dokumentacijom određeno da je:

L = 55 m (30 m duljina dimovodne cijevi + 25 m visina dimnjaka)

𝑑h = 500 mm = 0,5 m

Potrošnja goriva za kotao Đ.Đ. S-300 je prethodno izračunata te iznosi:

B = 212,4 mn3/h

Temperatura dimnih plinova uzeta je kao i kod proračuna za kotao TPK Orosavlje te iznosi:

TD = 403 K = 130℃



𝑅 ∙ 𝑇D=

28,95 ∙ 101325

8314 ∙ 403= 0,875 kg/m3

𝑚 [kg/kmol] - molna masa dimnih plinova (zbog male razlike uzeta je molna masa zraka)

𝑝 [Pa] - tlak zraka

𝑅 [kJ/kgK] - plinska konstanta

48

Sastav goriva te sudionici u plinovima izgaranja su jednaki kao i u prethodnom proračunu pa je

su stoga jednaki i slijedeći parametri:


𝑜m = 1,986 𝑚𝑛,𝑂23 /𝑚𝑛,𝑝𝑙

3


𝑙𝑚 = 9,46 mn,zr3 /mn,pl

3


𝑙 = 10,88 mn,zr3 /mn,pl

3

Ukupna količina zraka za izgaranje iznosi:

𝐿 = 𝑙 ∙ 𝐵 = 10,88 ∙ 212,4 = 2311 mn,zr3 /h

Slijedi da su:

𝑣vl = [𝐶𝑂2] + [𝑂2] + [𝑁2] + [𝐻2𝑂] = 11,87𝑚n3/𝑚n,pl

3

Ukupna količina vlažnih plinova iznosi:

𝑉vl = 𝑣vl ∙ 𝐵 = 11,87 ∙ 212,4 = 2521,2 𝑚n3/h


𝑤 =𝑉vl𝐴

=4 ∙ 2521,2

3600 ∙ 0,52 ∙ 𝜋= 3,56 m/s



𝑑h+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌D ∙ 𝑤2

2= 1,5 ∙ [0,04 ∙

55

0,5+ 1,4] ∙

0,875 ∙ 3,562

2= 48,24 Pa

Lokalni otpori 𝜉 te dužina L određeni su prema nacrtu br.2 i nacrtu br.3.

Uzgon je jednak kao u prethodnom proračunu jer visina dimnjaka je konstanta te iznosi 25 m,

odnosno uzgon je:

49

𝑈 = ℎD(𝜌z − 𝜌D) ∙ 𝑔 ∙ 𝑓p = 25 ∙ (1,15 − 0,875) ∙ 9,81 ∙ 0,95 = 64,07 Pa



10.3. Proračun dimovodnog kanala za kotlove Đ.Đ. tip S-800

Unutar kotlovnice KBC-a Rijeka instalirana su dva kotla Đ.Đ. tip S-800 pa je tako kao i

prethodno u proračun uzet udaljeniji kotao (kotao 6): Učin kotla iznosi:

Q = 5200 kW

Određeno je da će dimovodni kanal biti kružnog poprečnog presjeka promjera 800 mm te će se

po izlazu iz kotlovnice spojiti na samostojeeći dimnjak u kojem je dimovodna cijev promjer

1000 mm. Nactnom je dokumentacijom određena duljina dimovodne cijevi udaljenijeg kotla te

iznosi:

L = 34,5 m (9,5 m duljina dimovodne cijevi + 25 m visina dimnjaka)

𝑑h = 800 mm = 0,8 m

Potrošnja goriva za kotao Đ.Đ. S-800 je prethodno izračunata te iznosi:

B = 612 mn3/h

Temperatura dimnih plinova uzeta je kao i kod prethodnih proračuna te iznosi:

TD = 403 K = 130℃



𝑅 ∙ 𝑇D=

28,95 ∙ 101325

8314 ∙ 403= 0,875 kg/m3

Sastav goriva te sudionici u plinovima izgaranja su jednaki kao i u prethodnim proračunima pa

su stoga jednaki i slijedeći parametri:


𝑜m = 1,986 𝑚n,O23 /𝑚n,pl

3

50


𝑙𝑚 = 9,46 mn,zr3 /mn,pl

3


𝑙 = 10,88 mn,zr3 /mn,pl

3

Ukupna količina zraka za izgaranje iznosi:

𝐿 = 𝑙 ∙ 𝐵 = 10,88 ∙ 612 = 6658,56 mn,zr3 /h

Slijedi da su:

𝑣vl = [𝐶𝑂2] + [𝑂2] + [𝑁2] + [𝐻2𝑂] = 11,87 𝑚n3/𝑚n,pl

3

Ukupna količina vlažnih plinova iznosi:

𝑉vl = 𝑣vl ∙ 𝐵 = 11,87 ∙ 612 = 7264,4 𝑚n3/h


𝑤 =𝑉vl𝐴

=4 ∙ 7264,4

3600 ∙ 0,82 ∙ 𝜋= 4,01 m/s



𝑑h+ ∑ 𝜉] ∙

𝜌D ∙ 𝑤2

2= 1,5 ∙ [0,04 ∙

34,5

0,8+ 1] ∙

0,875 ∙ 4,012

2= 28,75 Pa

Lokalni otpori 𝜉 te dužina L određeni su prema nacrtu br.8.

Uzgon je jednak kao u prethodnom proračunu jer visina dimnjaka je konstanta te iznosi 25 m,

odnosno uzgon je:

𝑈 = ℎD(𝜌z − 𝜌D) ∙ 𝑔 ∙ 𝑓p = 25 ∙ (1,15 − 0,875) ∙ 9,81 ∙ 0,95 = 64,07 Pa



51

11. VENTILACIJA KOTLOVNICE

Unutrašnji prostor kotlovnice potrebno je provjetravati kako bi se osigurala potrebna količina

zraka za izgaranje i održavanje standardnih radnih uvjeta, a ujedno predstavlja i sekundarnu

zaštitu od požara i eksplozije. Kako je kotlovnica samostojeći objekt te ima četiri vanjska zida

primarno je da se izvede prirodna ventilacija. Prirodnom se ventilacijom osigurava poprečno

provjetravanje prostora kotlovnice, te se ona izvodi pomoću dozračnih i odzračnih otvora.

Dozračni otvori postavljaju se uz donji rub okomitog zida, u praksi se postavljaju 30 cm iznad

razine tla. Odzračni se otvori radi većeg učinka smještaju ispod stropa kotlovnice. Moraju se

ugraditi tako da ne postoji mogućnost njihovog zatvaranja.

Na sjevernoj strani kotlovnice na metalnim vratima koja služe u slučaju izvlačenja kotlova

ugrađeni su dozračni otvori po cijeloj dužini, međutim na južnoj strani nisu, te ih potrebno

ugraditi. Za kotlovnice s ukupnim toplinskim učinom većim od 1200 kW, najmanja efektivna

površina dozračnog otvora može se odrediti prema slijedećoj jednadžbi:

𝐴Dmin = 200 ∙ √𝑄uk

pri čemu je:

𝐴Dmin - najmanja efektivnaa površina dozračnog otvora, [cm2]

𝑄uk - ukupni toplinski učin kotlovnice, [kW]

pa je tako u našem slučaju (zanemarujemo kotlove koji su rezerva):

𝐴Dmin = 200 ∙ √10800 = 20784,6 cm2

Ukoliko je ukupna površina dozračnih otvora manja od dobivene površine, potrebno je ugradit

određeni broj rešetaka kako bi se dobila zadovoljavajuća površina.

Najmanja efektivna površina odzračnog otvora računa se prema formuli:

𝐴Omin =1

3∙ 𝐴Dmin

Pa je u našem slučaju:

𝐴Omin =1

3∙ 20784,6 = 6928,2 cm2

52

12. GRAĐEVINSKA IZVEDBA KOTLOVNICE I ZAŠTITA OD

POŽARA

U nastavku su dane smjernice, koje moraju biti zadovoljene prilikom rekonstrukcije

kotlovnice, kako bi se zadovoljile norme zaštite od požara:

Konstrukcija i obloge kotlovnice mora biti izvedena isključivo od negorivih

elemanata.

Zidovi i krov moraju biti otporni na požar najmanje 1/2 h ako postoji opasnost od

preskoka ili prodora požara. Isto vrijedi i za pod.

Kotlovnica mora imati najmanje jedan siguran izlaz, te se vrrata kotlovnice moraju

otvarati prema van s mogučnošću učvrščenja u otvorenom položaju. Moraju se

zatvarati automatski i to čeličnom oprugom. Na ulazna vrata s vanjske strane

kotlovnice potrebno je sstaviti natpis „KOTLONICA – NEZAPOSLENIMA ULAZ

ZABRANJEN“, a s unutarnje strane kotlovnice posstavlja se jasno i trajno uočljiv

natpis upozorenja „IZLAZ“

Kotlovi insttalirani unutar kotlovnice moraju bit postavljeni na postolje koje je od

poda uzdignuto najmanje 5 do 10 cm.

Staklena površina jednog prozora ne smije biti veća od 1,5 m2.

Cijevi i kanali za transport topline postavlaju se i opremaju tako da ne mogu

pruzročiti požar na materijalu koji se nalazi u blizini.

Sistemi za cirkulaciju zraka, kao i ventilacijski otvori moraju biti izvedeni tako da ne

utječu na širenje požara i dimma nastalog od požara

Prolazi cijevi u podovima i zidovima (plinske cijevi, cijevi za transport goriva i sl.)

moraju biti nepropusni za plin, te se cijevi u njima moraju slobodno širiti i skupljati.

U kotlovnici se ne smiju nalaziti predmeti ili sredstva koja povećavaju opasnost od

požara ili eksplozije, kao što su npr.: booce ili posude u kojima je ukapljeni plin pod

tlakom većim do atmosferskog tlaka, drvo, papir, boja i razrjeđivači.

Kotlovnica mora biti opskrbljena mobilnom opremom za gašenje požara te

hidratanstskom mrežom. Kotlovnica KBC-a Rijeka mora biti opremljena sa

slijedećom mobilnom opremom za gašenje požara: najmanje dva S-9 aparata, jedan

S-6 aparat i jedan CO2-5 aparat. Aparati moraju biti uočljivi i lako pristupačni,

najmanje 1,5 m iznad tla, a međusobna udaljeenost ne veća od 20 m.

53

13. FINANCIJSKA ULAGANJA U OPREMU

U nastavku će tablično biti prikazana financijska ulaganja koja su potreba za nabavu opreme

i to slijedeće:

1. oprema plinske mjerno-redukcijske stanice

2. novi plinski plamenici sa odgovarajućim plinskim armaturama

3. plinovodi sa redukcijskim i odjelnim komadima

13.1. Oprema plinske mjerno-regulacijske stanice

U plinsku mjerno-regulacijsku stanicu ugrađena je slijedeća oprema (cijena u tablici 14).:

izolirajuća spojnica NO150

manometar sa slavinom

2 x plinska kuglasta slavina NO150

plinski filter NO150

regulator tlaka plina MR 50 (S)P6

elektromagnetni on-off ventil

turbinski plinomjer s korektorom PT tp G400

Tabela 14. Cijene pojedinih armatura ugrađenih u plinskoj mjerno-reregulacijskoj stanici

Armatura kom. cijena [kn]

Izolirajuća spojnica NO150 1 5.397,00

Manometar sa slavinom 2 730,00

Plinska kuglasta slavina NO150 2 15.122,00

Plinski filter NO150 1 7.839,00

Regulator tlaka plina MR 50 (S)F6 1 6.720,00

Elektromagnetni ventil NO150 1 33.671,00

Turbinski plinomjer s korektorom PT G 400 1 24.640,00

UKUPNO

94.119,00

54

13.2. Novi plinski plamenici sa odgovarajućim armaturama

Za potrebe rekonstrukcije sustava goriva energane KBC-a u Rijeci potrebno je bilo ugrraditi

plinske plamenike, te su odabrani slijedeći plamenici:

Za kotlove Đ.Đaković tip S-300 odabran je pretlačni plinski plamenik proizvođača

Weishaupt WM G-20/3-A s nazivnim otvorom plinske armature R1 1/2'' te plinskom

prigušnicom s nazivnim otvorom NO65

Za kotlove Đ.Đaković tip S-800 odabran je pretlačni plinski plamenik proizvođača

Weishaupt WM G-50/1-A s nazivnim otvorom plinske armature NO65 te plinskom

prigušnicom s nazivnim otvorom NO100

Na kotlu TPK Orosavlje već je ugrađen novi kombi plamenik ulje/plin također

proizvođača Weishaupt tip RGL 40/2-A koji trenutno radi na ulje. Na njega je potrebno

ugraditi plinsku armaturu koja je katalogom određena te je nazivni otvor plinske armature

R1 1/2'' te plinskom prigušnicom s nazivnim otvorom NO65. (Cijena u nastavku neće biti

prikazana)

U slijedećoj tablici prikazana je cijena za plamenike WM G-20/3-A i WM G-50/1-A, zajedno sa

odgaovarajućim plinskim armataurama. U cijenu je uključena stavka PDV.

Tabela 15. Cijene plamenika uključujući plinsku armaturu

PLAMENIK CIJENA [kn] (sa PDV-om) KOM. UKUPNA CIJENA

[kn]

Weishaupt WM G-20/3-A 225.946,83 3 677.840,49

Weishaupt WM G-50/1-A 475.698,93 2 951.397,86

UKUPNO 1.629.238,35

55

13.3. Plinovod s redukcijskim i odjelnim komadima

Na slijedećoj tablici prikazane su cijene cijevi po metru te cijene redukcijskih komada i T-

komada (odvojci). Navedene cijene ne sadržavaju stavku PDV.

Tabela 16. Cijene cijevi, reedukcijskih komada i T-komada

Nazivni promjer cijevi dužina [m] cijena [kn/m] UKUPNO

NO150 61 427,5 26077,5

NO100 5 891 4455

NO80 35 485 16975

UKUPNO: 47507,5

Redukcijski komadi kom cijena/kom [kn] UKUPNO [kn]

NO150/NO100 2 126,7 253,4

NO100/NO80 4 54 216

NO80/NO40 4 31,8 127,2

NO150/NO65 2 121,3 242,6

UKUPNO: 839,2

T-komadi kom cijena/kom [kn] UKUPNO [kn]

T-150 3 543,6 1630,8

T-100 2 209,5 419

UKUPNO: 2049,8

13.4. Analiza troškova i financijska isplativost

Prema navedenim cijenama dodamo li pritom i PDV za rekonstrukciju kotlovnice potrebno je

uložiti 1.809.882,8 kn. Treba napomenuti da je ovo samo gruba procijena jer u cijenu još treba

uključiti projektiranje, kontrolu radova, ispitivanja te ostale popratne radove s kojima bi

sveukupno cijena narasla preko 2.000.000,00 kn. Usporedimo li tu potrošnju za izračunom

godišnje uštede prelaskom kotlovnice na korištenje prirodnog plina, koja je iznosila 1.050.000,00

kn godišnje ispada da bi se navedena investici u obnovu kotlovnice isplatila kroz dve i pol do tri

godine.

56

14. ZAKLJUČAK

Uvidom u postojeće stanje energane Kliničkog bolničkog centra u Rijeci već možemo

zaključit kako je nužna rekonstrukcija sustava goriva ponajprije gledano sa ekološkog aspekta.

Kao energent za loženje kotlova u velikoj većini se koristi loživo ulje srednje što je zbog visokog

udjela sumpora, za bolnički kompleks smješten skoro pa u centru grada nedopustivo. Rezervoari

goriva također ne zadovoljavaju današnje tehničke propise jer nemaju dvostruku stijenku i

betonsku kadu koja bi u slučaju propuštanja mogla podnijeti toliku količinu goriva, te

predstavljaju potencijalnu opasnost za zagađenje podzemnih voda, tla i mora koje se nalazi u

neposrednoj blizini. Nadalje, rezervoari su premali za sadašnju potrošnju goriva, ugrađeni su

1966. godine te se kotlovnica međuvremenu nadograđivala. To predstavlja problem jer u vrijeme

zimskih mjeseci kada je povećana potrošnja goriva, troši se i do jedna kamion-cisterna od 12

tona goriva na dan, a veće cisterne ne mogu prići zbog uskih i zakrčenih ulica unutar bolničkog

kruga. Kotlovi u kotlovnici su zastarjeli, imaju mali stupanj iskoristivosti u odnosu na nove pa to

predstavlja veliki gubitak energije, a energija predstavlja i novac.

U ovom radu opisano je rješenje navedenih nedostatka prelaskom energane na korištenje

prirodnog plina koji je na više načina povoljniji od korištenja tekućih goriva. Prirodni plin kao

energent u svom sastavu ne sadrži sumpor pa tako ni u dimnim plinovima nastalih izgaranjem

nema sumpornih spojeva, a emisije ostalih štetnih plinova kao i krutih čestica su minimalne.

Velika prednost je i ta što bi se mogli ukloniti neispravni i po okoliš opasni rezervoari tekućeg

goriva. U prilog ide i to što se unutar bolničkog kompleksa, neposredno uz kotlovnicu, prije

nekoliko godina doveo plinovod prirodnog plina, pa bi tako projekt plinifikacije obuhvaćao

spajanje na dovedeni plinovod, redukciju tlaka u plinskoj mjerno-redukcijskoj stanici te razvod

plina unutar kotlovnice do novo ugrađenih plinskih plamenika.

Gledajući s ekonomskog aspekta prirodni plin je cjenovno povoljniji i od loživog ulja

srednjeg i od loživog ulja ekstra lakog. Radom je obuhavećna i studija opravdanosti prelaska sa

tekućeg na plinovito gorivo te se sa sigurnošću može reći da bi se in

sveuČiliŠte u rijeci tehniČki...

Documents