Peći i kotlovi u industriji
- izborni predmet 8.4.5-
Prof. dr Dejan Radić
Asistent mr Mirjana Stamenić
Beograd, 2014.godine
Kotlovi u industriji
Podela i korišćenje kotlova
Kotlovi se prema izvoru energije dele na:
kotlove koji koriste gorivo,
električne kotlove i
kotlove utilizatore.
Prema radnom medijumu ili sekundarnom nosiocu toplote, kotlovi se dele
na:
parne kotlove,
vrelovodne kotlove,
toplovodne kotlove i
kotlove za termalno ulje.
Prema obliku radnog prostora u kome se nalazi radni medijum i ložišta
dele se na:
kotlove sa vodogrejnim cevima,
komorne kotlove.
Zajednička karakteristika svih kotlova je da se u radnom prostoru kotla odvija
predaja toplote od primarnog nosioca energije (produkti sagorevanja goriva,
električna energija, dimni gasovi iz peći) ka sekundarnom nosiocu toplote
(radni medijum).
Podela i korišćenje kotlova
Zadatak kotla je da se proizvede određena količina radnog
medijuma zahtevanih karakteristika, odnosno da se
sekundarnom nosiocu toplote preda određena količina
energije, a da se pri tome maksimalno iskoristi energija
primarnog izvora, bilo da je to gorivo, električna energija ili
toplota dimnih gasova iz nekog procesa.
Veliki parni kotlovi se koriste u termoelektranama za
proizvodnju pregrejane pare koja ekspandira u parnoj turbini
koja je spregnuta sa generatorom za proizvodnju električne
energije. U našim termoelektranama koriste se kotlovi snage
do 2000 MW i koriste sprašeni ugalj kao gorivo. Pritisci i
temperature sepregrejane pare se kreću i do 180 bar i 540oC.
Podela i korišćenje kotlova
Parni kotlovi srednjih snaga koriste se u energanama-
toplanama gde se istovremeno proizvodi električna
energija i toplota za tehnološke potrebe ili za grejanje.
Snage ovih kotlova su od nekoliko megavata do stotinu
megavata, a karakteristike pregrejane pare su veoma
različite, mahom zavisne od specifičnih zahteva svakog
konkretnog industrijskog kompleksa. Ukoliko se koristi
spregnuta proizvodnja, biraju se viši parametri pare na
izlazu iz kotla, zato što su u tom slučaju i stepeni
korisnosti kombinovane proizvodnje električne energije i
toplote viši.
Podela i korišćenje kotlova
Parni kotlovi manjih snaga, obično proizvode suvozasićenu
vodenu paru čije karakteristike zavise od industrijskih
potrošača koji koriste paru, a namenjeni su za potrebe
manjih industrijskih preduzeća.
Vrelovodni kotlovi se koriste za sisteme daljinskog
grejanja. Vrela voda na izlazu iz kotla može da ima
temperaturu od 130 do 200oC i pritisak do 25 bar.
Toplotni kapaciteti ovih kotlova su različiti i kreću se od
nekoliko megavata do preko 100 MW. Ovde su niže
vrednosti temperatura za direktne sisteme grejanja, a više
za indirektne sisteme grejanja.
Podela i korišćenje kotlova
Parni i vrelovodni kotlovi mogu da koriste ugalj, tečno
gorivo ili gas, a česte su kombinacije dve vrste goriva.
Električni kotlovi su obično veoma malih snaga i koriste
se ili kao toplovodni kotlovi za grejanje ili kao kotlovi za
proizvodnju pare specijalne namene.
Kotlovi na termoalno ulje nisu često u upotrebi. Termalno
ulje kao sekundarni nosilac koristi se u slučajevima gde je
potrebna procesna toplota viših temperatura, a nije
moguće ili je manje ekonomski isplativo koristiti vodenu
paru.
Podela i korišćenje kotlova
U svim sistemima gde kotlovi proizvode paru koja se
koristi za grejanje i za tehnološke potrebe neophodno je
posle kondenzacije pare u potrošačima energije izvršiti
ponovno vraćanje kondenzata u parni kotao.
Količina kondenzata koji se u ovom procesu izgubi, mora
se nadomestiti svežom napojnom vodom.
Priprema napojne vode koja se sastoji iz mehaničkog
prečišćavanja i hemijske i termičke obrade u tom slučaju
je dopunski trošak za proizvodni proces, ali i dopunski
gubitak energije.
Parni kotlovi
Šematski prikaz razvoja parnih kotlova
a – dobošni kotao, b – kotao sa dve plamene cevi
c – baterijski kotao, d – kotao sa dimnim cevima
e – kotao sa vodogrejnim cevima
Parni kotlovi
Šematski izgled sekcionog kotla as vodogrejnim
cevima i uzdužnim dobošem
1 – ručno ložena rešetka, 2 – kolektor, 3- doboš,
4 – pregrejač pare, 5 – kolektor za odmuljivanje
Parni kotlovi
Kotlovsko postrojenje parnog kotla sa
vertikalnim vodogrejnim cevima i
prirodnom cirkulacijom
1 – kolektori vodogrejnih cevi, 2 –
ložište, 3 – gorionici, 4 – spusne cevi,
5 – skelet kotla, 6 – vodeni prostor
doboša, 7 – doboš kotla, 8 – parni
prostor doboša, 9 – ekranske cevi,
10 – konvektivni snop, 11 – izlazni
kolektor pregrejača pare,
12 – dvostepeni pregrejač pare,
13 – kolektor pregrejača pare,
14 – dvostepeni zagrejač vode
(ekonomajzer), 15 – dvostepeni
zagrejač vazduha, 16 – ozid kotla.
Cirkulacija vode u parnim kotlovima
Šema prirodne cirkulacije
1 – spusne cevi, 2 – podizne cevi
Cirkulacija vode u parnim kotlovima
Pod cirkulacijom vode podrazumeva se kruženje vode u
okviru kotla u užem smislu. Ako je u pitanju kotao sa
vodogrejnim cevima, kruženje se vrši u cevnom sistemu
kotla. Kod kotlova sa plamenom, ili dimnim cevima,
kruženje se odvija u dobošu preko i oko tih cevi.
Prema nastanku pogonske sile, cirkulacija može biti:
prirodna ili
prinudna.
Cirkulacija vode u parnim kotlovima
Kod prirodne cirkulacije pogonska sila nastaje usled
razlike gustina između ključale vode i mešavine ključale
vode i pare.
Kod prinudne cirkulacije pogonsku silu stvara cirkulaciona
ili napojna pupma.
Cirkulacija vode neophodna je kako kod kotla u užem
smislu, tako i u zagrejačima vode. Kod savremenih
zagrejača vode koristi se prinudno prostrujavanje jer bi
prirodna cirkulacija bila otežana usled nedovoljne razlike
gustine. Pored toga, zagrejač vode sa prirodnom
cirkulacijom zahtevao bi vertikalne prave vodogrejne cevi,
što bi konstrukciju učinilo mnogo manje kompaktnom.
Cirkulacija vode u parnim kotlovima
Maksimalna granica primene prirodne cirkulacije kod stacionarnih
kotlova je do radnog pritiska od 160 bar.
Prinudna cirkulacija se usvaja kada se pomoću prirodne
cirkulacije ne može sa sigurnošću obezbediti potrebna uzgonska
sila u svim pogonskim uslovima. Uzrok usvajanju prinudne
cirkulacije su ili visoki radni pritisci ili posebni zahtevi u pogledu
dimenzije ložišta i način postavljanja cevi kod kotlova velikih
kapaciteta.
Akumulaciona sposobnost kotlova sa prinudnim prostrujavanjem
daleko je manja nego kod koltova sa prirodnom cirkulacijom zato
što su zapremine vode u sistemu manje i u principu nema
kotlovskih doboša. Mala akumulaciona sposobnost može da bude
nedostatak pri promenljivim opterećenjima kotlova.
Vrelovodni kotlovi
Šematski prikaz vrelovodnih kotlova loženih gasovitim ili tečnim gorivom
a – kotao stojeće izvedbe,
b – kotao ležeće izvedbe sa dva paketa ekonomajzera
Osnovni oblici kotlovskih ložišta
Šematski izgled sagorevanja goriva na rešetki
1 – sloj goriva, 2 – rešetka, 3 – vazduh, 4 – pepeo,
5 – gasoviti produkti sagorevanja
Osnovni oblici kotlovskih ložišta
Šematski izgled komornog ložišta Šematski izgled ciklonskog ložišta
1 – gorivo, 2 - vazduh
Naknadne grejne površine kotla
Pregrejači pare
Zagrejači vode (ekonomajzeri)
Zagrejači vazduha
Pregrejači pare
Šematski prikaz različitih mogućnosti nastrujavanja pare i gasova
a – suprotosmerno, b – paralelno, c – kombinovano
1- para, 2 - gasovi
Zagrejači vode i vazduha
Raspored zagrejača vazduha i vode
Zagrejači vode i vazduha
Regenerativni zagrejač vazduha tipa
“Ljungstrem”
Top Related