kotlovi gr

5/23/2018 Kotlovi Gr.

1/100

Univerzitet u Tuzli Akademska 2012./13.god.

Mainski fakultetEnergetsko mainstvo

GRAFIKI RADPredmet : Parni kotlovi II

Tema : Proraun kotlovskih postrojenja

Dr.sc.Sead Delali,red.prof. Mujezinovi Lejla I-292/09

Tuzla, juni 2013.god.


2/100

Parni kotlovi II Grafiki rad

Sadraj :1.POSTAVKA ZADATKA : ......................................................................................................... 4

1.1.Karakteristike goriva i produkata sagorijevanja........................................................... 5

1.2.Proraun koliine vazduha potrebnog za sagorijevanje.............................................. 7

1.3.Proraun koliine suhih i vlanih produkata sagorijevanja......................................... 8

1.3.1.Proraun koliine suhih produkata sagorijevanja........................................................ 8

1.3.2.Proraun koliine vlanih produkata sagorijevanja..................................................... 9

1.4.Udio pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja............................................11

1.5.Trougao sagorijevanja za dato gorivoOstwald-ov trougao....................................14

1.6.Proraun entalpija produkata sagorijevanja................................................................16

2. IZBOR LOITA...................................................................................................................18

2.2.Proraun gubitaka u7za nominalni reim rada............................................................21

2.2.1.Proraun gubitka u7 za nominalni reim rada.............................................................23

2.3. Odreivanje stepena izolovanosti...............................................................................25

2.3.1.Proraun stepena izolovanosti kotla za nominalni reim rada ...................................25

2.4. Odreivanje indirektnog stepena iskoritenja kotla..................................................26

2.4.1. Proraun indirektnog stepena iskoritenja kotla za nominalni reim rada.................26

2.5. Proraun potrebne koliine goriva..............................................................................27

2.5.1. Proraun potrebne koliine goriva za nominalni reim rada......................................28

2.6.1. Proraun gasifikovane koliine goriva za nominalni reim rada................................29

2.7.Proraun koliine toplote unesene u loite i raspored prihvaene toplote u kotlu29

2.7.1.Koliina toplote unesena u loite.............................................................................29

2.7.2. Koliina toplote prihvaena u loitu........................................................................30

2.7.3. Koliina toplote prihvaena u zagrijau vode (ekonomajzeru) ..................................30

2.7.4. Koliina toplote prihvaena u isparivau parni kotao u uem smislu.....................31

2.7.5. Koliina toplote prihvaena u pregrijau pare...........................................................322.7.6. Koliina toplote prihvaena u meupregrijau..........................................................33

2.7.8 .Koliina toplote prihvaena u zagrijau zraka...........................................................34

2.8.Teoretska temperatura u loitu..................................................................................35

2.8.1. Proraun teorijske temperature u loitu za nominalni reim rada............................36

2.9. Koliina toplote predata zraenjem.............................................................................38


3/100


2.10. Temperature predajnika toplote................................................................................40

2.10.1. Temperatura na izlazu iz pregrijaa pare 3 za nominalni reim rada......................40


2.10.3. Temperatura na izlazu iz meupregrijaa pare za nominalni reim rada................44


2.10.5. Temperatura na izlazu iz zagrijaa vode 2 za nominalni reim rada.......................46

2.10.6. Temperatura na izlazu iz zagrijaa vode 1 za nominalni reim rada.......................47

2.10.7. Temperatura na izlazu iz zagrijaa zraka 1 za nominalni reim rada......................49

3. PRORAUN GLAVNIH DIMENZIJA LOITA......................................................................52

5.ODREIVANJE TEMPERATURE PARE NA ULAZU U PREGRIJA PARE..........................59

5.1.Temperatura pare na ulazu u pregrija pare 3.............................................................59

5.2.Temperatura pare na ulazu u pregrija pare 2.............................................................61

5.3. Temperatura pare na ulazu u pregrija pare 1............................................................62

7. PRORAUN KOTLOVSKIH ELEMENATA...........................................................................65

7.1. Toplotni proraun pregrijaa pare tri..........................................................................65

7.2. Toplotni proraun pregrijaa pare dva........................................................................72

7.3. Toplotni proraun meupregrijaa pare.....................................................................77

7.4. Toplotni proraun pregrijaa pare jedan....................................................................81

7.6. Toplotni proraun zagrijaa vode jedan.....................................................................88

7.7. Toplotni proraun zagrijaa zraka...............................................................................908.1.Ventilatori.......................................................................................................................97

8.2. Ureaji za pripremu goriva...........................................................................................97

8.2.1. Mlinovi ......................................................................................................................97

8.2.2. Gorionici ...................................................................................................................98


4/100


1.POSTAVKA ZADATKA :

Za zadato gorivo izraunati donju i gornju toplotnu mo pomou VD obrasca, izraditidijagram zapremine vazduha, suhih i vlanih produkata sagorijevanja po kilogramu goriva u

zavisnosti od koeficijenta vika zraka, dijagram procentualnog sastava CO2 i O2 u suhim ivlanim produktima sagorijevanja te parcijalne pritiske u kordinatnom sistemu p; . Nacrtati i-Tdijagram za produkte sagorijevanja. Na istom dijagramu grafiki prikazati entalpiju pri teoretskimtemperaturama sagorijevanja sa zagrijanim vazduhom u dijapazonu od 100-300 [oC] i od 3001500 [oC] za vrijednost =1....1,5. Vrijednosti entalpije raunati u intervalima od 100300 [oC]sa Dt=100 [oC], a za drugi interval od 3001500 [oC] Dt=200[oC]. Dato gorivo je Gacko Vrbice2.3.1. Na osnovu zadatog goriva izvriti izbor loita i isto dimenzionisati, na osnovu usvojenihkarakteristika, odnosno za nominalni otpor kotla izraunati stvarne karakteristike odnosa zaloite za nominalno optereenje kotla. Izraunati raspodjelu potrebne koliine toplote prinominalnom optereenju kotla, te na osnovu toga odrediti i temperaturu i tok radnih medija

predajnika i prijemnika toplote. Izvriti provjeru greke u toplotnom bilansu za nominalni reimrada kotla. Polazne veliine zadatog kotla su:

D1N = 210 [kg/s]Nominalna produkcija

po = 95 [bar] - Odobreni pritisak

ps= 46 [bar]Pritisak na izlazu iz meupregrijaa pare

pa= 120 [bar]Pritisak napojne vode

ts= 500 [ C]Temperatura pregrijane pare

ta= 240 [ C]Temperatura napojne vode

tg= 200 [ C]Temperatura gasova na kraju kotla

tL= 180 [ C]Temperatura zagrijanog zraka

Nacrtati Lenicov T-Q dijagram, dati skicu kotla i raspodjelu grejnih povrina u priblinoj razmjeri.Broj grijnih povrina je:

- Ispariva 1- Pregrija pare 3- Meupregrija pare 1- Zagrija vode 2- Zagrija zraka 1


5/100


Rjeenje :

Na strani 3.86 Parni kotlovi uri za gorivo Gacko Vrbice se nalazi procentualni sastav pokomponentama :

C= 30,52 %;H= 2,44 %;O= 11,00 %;N= 0,7 %;S= 0,03 %;

A= 11,31 %;W= 44,00 %.

1.1.Karakteristike goriva i produkata sagorijevanja

Svako gorivo se razlikuje po svojim karakteristikama i hemijskom sastavu ovisno o

starosti, mjestu i vremenu nastanka, procesima koji su se pri tome odvijali i mnogim drugim

faktorima. Dato gorivo Gacko Vrbice ima slijedeu udjele pojedinih komponenata :

0,44100

44

100

0,1131100

31,11

100

0,0003100

03,0

100

0,007100

7,0

100

0,11100

11

100

0,0244100

44,2

100

0,3052100

52,30

100

Ww

Aa

Ss

Nn

Oo

hh

Cc

.....(*)Mora biti zadovoljeno da je:

1....%.....100 wasnohcodnosnoWASNOHC ..........................(**)Tabela 1.Sastav goriva

Komponenta c h o n s a w

Sadraj 0,3052 0,0244 0,11 0,007 0,0003 0,1131 0,44 1


6/100


Donja toplotna mo goriva predstavlja osloboenu koliinu toplotne energije pri potpunomsagorijevanju jedinice koliine goriva pod uslovom da se u produktima sagorijevanja vlaganalazi u vidu pare ohlaena do 293 [K]. Ona se rauna na osnovu prethodno usvojenoghemijskog sastava goriva po formuli :

kg

kJH

kg

MJH

H

wsohcH

d

d

d

d

10557

557,10

0,445,20003,05,108

0,110,02441200,305234

)1...(................................................................................5,25,108

12034

Gornja toplotna mo goriva predstavlja osloboenu koliinu toplotne energije pri potpunomsagorijevanju jedinice koliine goriva pod uslovom da se vlaga nalazi u tenom stanju . Izraz zaraunanje gornje toplotne moi je :

kg

kJH

kg

MJH

H

so

hcwHH

g

g

g

dg

9,11657

658,11

003,05,108

11,00244,01203052,034

)2.....(......................................................................5,108

120345,2

Razlika gornje i donje toplotne moi goriva predstavlja latentnu toplotu isparavanja koja za datogorivo iznosi:

kg

kJHH dg 1100


7/100


1.2.Proraun koliine vazduha potrebnog za sagorijevanje

Sagorijevanje je sloen fiziko-hemijski proces vezivanja kisika sa gorivimkomponentama goriva pri emu se uz burnu oksidaciju oslobaa odgovarajua koliinatoplote.Osnovne komponente svih goriva su : ugljik, vodik, sumpor, azot, kisik, vlaga i pepeo. S

obzirom na to da li se ugljik u produktima sagorijevanja nalazi u obliku CO ili CO2, razlikujemo

potpuno i nepotpuno sagorijevanje. Sagorijevanje se u praksi nikada ne moe ostvariti uzteorijski potrebnu koliinu kiseonika, odnosno vazduha, pa se usled toga koliina vazduha kojase dovodi jedinici mase goriva za potpuno sagorijevanje poveava. Faktor poveanja teorijskekoliine vazduha naziva se koeficijent vika vazduha i definie se odnosom:

3.....................................................................................................................................minL

L

V

V

Minimalna koliina vazduha potreban za sagorijevanje 1 [kg] goriva ( minLV ) se rauna:

)4....(......................................................................7,07,06,5867,121,0

1min oshcVL

I ona na osnovu izraza (4) za dato gorivo iznosi:

kg

mV

V

NL

L

3

min

min

7317,3

0,117,00,00037,00,02446,50,3052867,121,0

1

Dakle minLV prestavlja minimalnu potrebnu koliinu vazduha i to za (=1). Stvarna koliina

vazduha potrebna za sagorijevanje jednog kilograma goriva dobija se na osnovu jednaine (3).

)1.3.........(........................................................................................................................minLL VV

Vrijednosti stvarne koliine vazduha potrebne za sagorijevanja jednog kilograma goriva

prikazane su u tabeli.2., a sve dobiveno na osnovu jednaine (3.1), s tim to koeficijent vikazraka mijenjamo u granicama od 1 do 1,5 sa korakom 0,05 kako je dato postavkom zadatka.


8/100


Tabela 2.Vrijednosti stvarne koliine vazduha VLpotrebne za sagorijevanje

Ako se koeficijent vika vazduha odredi mogue je zakljuiti u kojoj se mjeri stvarni processagorijevanja pribliava teorijskom procesu sagorijevanja.Razumije se da je tenja u eksplatacijikotlovskog postrojenja ba postizanje ovoga teorijskog sagorijeanja odnosno potpunogsagorijevanja uz minimalnu koliinu vazduha jer je svako poveanje koliine vazduha koje

uestvuje u sagorijevanju neizbjeno vezano sa poveanjem izlaznog gubitka 7

u tj.gubitka

toplote usljed nepotrebno velike entalpije izlaznih gasova.

1.3.Proraun koliine suhih i vlanih produkata sagorijevanja

1.3.1.Proraun koliine suhih produkata sagorijevanja

Minimalna teoretska koliina suhih produkata sagorijevanja se rauna po formuli (5) na osnovupojedinih udjela suhih komponenata goriva :

kg

mV

V

VnscV

VVVV

NS

s

LS

NSOCOS

3

min

min

minmin

min

3,5236

7317,379,00,0078,00,00037,00,3052867,1

79,08,07,0867,1

)5(..............................................................................................................222

Gdje je 0,79VLminstvarna koliina azota koji se nalazi u vazduhu

(koeficijent vikavazduha) VL(Stvarna koliinavazduha)

1 3,731706667

1,05 3,918292

1,1 4,104877333

1,15 4,291462667

1,2 4,478048

1,25 4,664633333

1,3 4,851218667

1,35 5,037804

1,4 5,224389333

1,45 5,410974667

1,5 5,59756


9/100


Stvarna zapremina suhih produkata sagorijevanja je:

7......................................................................................................1

6............................................................................................................................

minmin

min

LLLL

LSS

VVVV

VVV

Kako je fVL ,a SV zavisi od LV te samim tim je i fVS , te kako je ve reenou tekstu zadatka da koeficijent vika zraka mijenjamo u granici od 1 do 1,5, tako da e se

rezultati za SV i LV , koje dobivamo na osnovu jednaine (6) i (7) predstaviti u tabeli.3

Tabela 3.Stvarna zapremina suhih produkata sagorijevanja

(Koeficijent vikavazduha) -1

VLmin(Minimalna koliinavazduha) VL(Viak vazduha)

Vs(Zapremina suhih

prod.sagorijevanja)

1 0 3,731706667 0 3,5236666

1,05 0,05 3,731706667 0,186585333 3,710252

1,10 0,1 3,731706667 0,373170667 3,8968373

1,15 0,15 3,731706667 0,559756 4,0834226

1,20 0,2 3,731706667 0,746341333 4,270008

1,25 0,25 3,731706667 0,932926667 4,4565933

1,30 0,3 3,731706667 1,119512 4,6431786

1,35 0,35 3,731706667 1,306097333 4,829764

1,40 0,4 3,731706667 1,492682667 5,0163493

1,45 0,45 3,731706667 1,679268 5,2029346

1,50 0,5 3,731706667 1,865853333 5,38952

1.3.2.Proraun koliine vlanih produkata sagorijevanja

Minimalna teoretska koliina vlanih produkata sagorijevanja, slino kao u prethodnom poglavljuse rauna po formulikoja slijedi :

kg

mV

V

whVVVV

NR

R

SOHSR

3

min

min

minminmin

4,3443

0,44244,10,02442,113,5236

)8........(......................................................................244,12,112

Dalje se rauna stvarna zapremina vlanih produkata sagorijevanja, koja se razlikuje odminimalne za viak vazduha VL, to se vidi koristei formulu koja slijedi :


10/100


9...............................................................................................................................min LRR VVV

Kako je fVL ,a RV zavisi od LV te samim tim je i fVR , te kako je ve reenou tekstu zadatka da koeficijent vika zraka mijenjamo u granici od 1 do 1,5; tako da e se

rezultati za RV , koje dobivamo na osnovu jednaine (4) predstaviti u tabeli.4..

Tabela 4.Stvarna zapremina vlanih produkata sagorijevanja

(Koeficijentvika vazduha) -1

VLmin(Minimalna koliina

vazduha) VL(Viak vazduha)VR(Zapremina vlanih

prod.sagorijevanja)

1 0 3,731706667 0 4,3443066

1,05 0,05 3,731706667 0,186585333 4,530892

1,10 0,1 3,731706667 0,373170667 4,7174773

1,15 0,15 3,731706667 0,559756 4,9040626

1,20 0,2 3,731706667 0,746341333 5,090648

1,25 0,25 3,731706667 0,932926667 5,2772333

1,30 0,3 3,731706667 1,119512 5,4638186

1,35 0,35 3,731706667 1,306097333 5,650404

1,40 0,4 3,731706667 1,492682667 5,8369893

1,45 0,45 3,731706667 1,679268 6,0235746

1,50 0,5 3,731706667 1,865853333 6,21016

Sada na osnovu tabele.3. i tabele.4. moemo i uz pomo dijagrama prikazati koliine suhih ivlainih produkata sagorijevanja (slika.1.).


11/100


Slika 1.Dijagram zapremine vazduha,suhih i vlanih produkata sagorijevanja po kilogramu goriva uzavisnosti od koeficijenta vika zraka

1.4.Udio pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja

Svako gorivo se razlikuje prema svom sastavu.Tako neki ugljevi imaju manji sadrajvlage tj.vlanih komponenata u svome sastavu,a neki vie.Ti faktori utiu na kvalitetu goriva

tj.uglja.Zbog toga je izvren proraun odreivanja udjela pojedinih komponenata.Udio pojedinihsuhih komponenti u produktima sagorijevanja rauna sekao :

)11.....(....................%.........100121,0

%1001

121,0%100

)10......(....................%.........100867,1

%1001

867,1%100

min

min

minmin

min2

minminmin

2

2

2

LS

L

LS

L

S

O

S

LSLSS

CO

s

VV

V

VV

V

V

VO

VV

c

VV

c

V

VCO

Udio pojedinih vlanih komponenti u produktima sagorijevanja raunamokao :

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Vs

VR

VL

koeficijent vika vazduha

Udio pojedinih komponenti


12/100


Vrijednosti pojedinih komponenti u produktima sagorijevanja raunamo na slijedei nain:

)18.......(................................................................................00021,00003,07,07,0

)17.........(........................................9536,27317,379,0007,08,079,08,0

)16.......(........................................80264,044,0244,10244,02,11244,12,11

)15...(................................................................................5698,03052,0867,1867,1

3

3

min

3

3

2

2

2

2

kg

msV

kgmVnV

kg

mwhV

kg

mcV

N

SO

NLN

N

OH

N

CO

Dok vrijednost2O

V raunamo po formuli(***) koja slijedi :

..(***)

Kako je ta vrijednost u funkciji od koeficijenta vika vazduha , V O2 = f(), onda su dobijene

vrijednosti prikazane u tabeli 5.

Tabela 5. Vrijednost V02u funkciji od

-1 VLmin(Minimalna koliina vazduha) VO2(Udio kisika u prod.sagorijevanja)

0 3,731706667 0

0,05 3,731706667 0,03918292

0,1 3,731706667 0,07836584

0,15 3,731706667 0,11754876

0,2 3,731706667 0,15673168

0,25 3,731706667 0,1959146

0,3 3,731706667 0,23509752

0,35 3,731706667 0,27428044

0,4 3,731706667 0,31346336

0,45 3,731706667 0,35264628

0,5 3,731706667 0,3918292

)14..(..............................244,12,11

%1001

244,12,11%100

)13......(....................%.........100121,0

%1001

121,0%100

)12......(....................%.........100867,1

%1001

867,1%100

minminmin

2

min

min

minmin

min2

minminmin

2

2

2

2

L

LRLRR

OH

W

LR

L

LR

L

R

O

S

LRLRR

CO

W

VVV

wh

VV

wh

V

VOH

VV

V

VV

V

V

VO

VV

c

VV

c

V

VCO

min121,02 LO VV


13/100


Procentualni sastav suhih i vlanih produkata sagorijevanja u zavisnosti od koeficijenta vikazraka je dat u tabeli.6.

Tabela 6. Procentualni sastav suhih i vlanih produkata sagorijevanja

(Koeficijent

vikavazduha)

(CO2)s(Udiougljendioksida u

suhim produktimasagorijevanja)

(CO2)w(Udiougljendioksida u

vlanim produktimasagorijevanja)

(H2O)w(Udiovode u vlanim

produktimasagorijevanja)

(O2)s(Udio kisikau suhim


(O2)w(Udiokisika u vlanim


1 16,17089396 13,11621034 18,89001083 0 0

1,05 15,35767382 12,57607553 18,11210684 1,056071663 0,864794835

1,1 14,62232963 12,07866747 17,39573806 2,011011323 1,661181061

1,15 13,95418615 11,61910927 16,73388078 2,878682164 2,396966923

1,2 13,34443402 11,19323905 16,12054104 3,670524271 3,078815899

1,25 12,78573918 10,79748353 15,55057259 4,396061865 3,712449074

1,3 12,27194646 10,42875752 15,01953213 5,063288253 4,302806047

1,35 11,79785182 10,08438335 14,52356327 5,678961539 4,8541739671,4 11,3590255 9,76202572 14,05930272 6,248834345 5,370291808

1,45 10,95167317 9,459638695 13,62380389 6,777834099 5,854435273

1,5 10,57252594 9,175422211 13,21447435 7,270205881 6,30948639

Na osnovu podataka iz tabele 6.moe se nacrtati dijagram suhih i vlanih produkatasagorijevanja (slika.2.), pa se dobijaju krive kao na donjem dijagramu :

Slika 2. Dijagram procent.sastava CO2,O2i H2O u suhim i vlanim produktima sagorijevanja u ovisnostiod koef.vika vazduha


14/100


1.5.Trougao sagorijevanja za dato gorivoOstwald-ov trougao

Koeficijent vika vazduha moe se odrediti iz Ostwaldovog trougla sagorijevanja,aOstwaldov trougao moe posluiti i za odreivanje sadraja (CO) u produktima sagorijevanja.

Ostwaldov trougao se bazira na linearnoj vezi koeficijenta vika vazduha sa udjelo m 2CO i

2

O u produktima sagorijevanja.Polazei od maksimalnog sadraja ugljendioksida u

produktima sagorijevanja koji se dobiva kao odnos koliine 2CO i minimalne koliine suhihprodukata sagorijevanja pri potpunom sagorijevanju ugljika iz goriva dobiva se:

19...............................................................79,08,07,0867,1

867,1

minmin

max22

LRS

CO

Vnsc

c

V

VCO

Ako se sva koliina vazduha potrebna za potpuno sagorijevanje utroi na nepotpunosagorijevanje goriva, tako da sav ugljik sagori u (CO), dobivaju se produkti sagorijevanja u

kojima je sadraj (CO) maksimalan, a dodatno u produktima sagorijevanja javlja se kiseonik kojinije utroen za sagorijevanje, jer je za nepotpuno sagorijevanje potrebno manje kiseonika negosa potpuno. Tada je sadraj ugljenmonoksida:

1.20............................................................................................................9335,0867,1

20.....................................................9335,079,08,07,0867,1

867,1

min

max

min

'max

cVcCO

cVnsc

c

V

VCO

RS

LRS

CO

Pri tome se u produktima sagorijevanja javlja sadraj kiseonika:

21....................................................................................................................2

9335,0 max'

'

2

CO

V

cO

RS

U sluaju da je koeficijent vika vazduha beskonaan udio kiseonika u produktima izgaranjabie (0,21), isti kao i u zraku 21,0max2 O .

Minimalna koliina vazduha potrebna za sagorijevanje jedinice koliine goriva, koju smo goreve izraunalina osnovu izraza (4) je:


15/100


kg

mV

oshcV

NL

L

3

min

min

7317,3

7,07,06,5867,121,0

1

Koliinasuhih produkata sagorijevanja, izraunata preko izraza (5), kada bez vika vazduha sav

ugljik sagori 2CO je :

kg

mV

VnscV

NRS

LRS

3

min

minmin

3,5236

79,08,07,0867,1

Maksimalni udio ugljendioksida max2CO dobiva se dijeljenjem koliine 2CO i koliine suhih

produkata sagorijevanja minRSV preko izraza (19) je :

%16,143,5236

0,3052867,1100867,1100100

minmin

max22

RSRS

CO

V

c

V

VCO

Koliina suhih produkata sagorijevanja ako se vazduh potreban za potpuno sagorijevanje ugljikaiskoristi za nepotpuno sagorijevanje ugljika u (CO) dobija se iz izraza koji slijedi :

kg

mcVV NRSRS

3

min

' 3,8143052,09335,03,52369335,0

Maksimalni sadraj ugljenmonoksida (CO) u ovim produktima sagorijevanja iznosi:

%14,939%1003,814

0,3052867,1%100

867,1%100

''max

RSRS

CO

V

c

V

VCO

Pri tome ostaje neutroenog kiseonika:

%7,4692

%14,939

2

max'

2 CO

O

Na slijedeoj slici je predstavljen Ostwaldov trougao sagorijevanjaza dato gorivo.


16/100


Slika 3.Trougao sagorijevanja za dato gorivo

1.6.Proraun entalpija produkata sagorijevanja

Dalji proraun podrazumijeva odreivanje entalpija produkata sagorijevanja, ije suvrijednosti funkcije koeficijenta vika vazduha, pa se dobijene vrijednosti prikazuju dijagramomna slici 4. Entalpije produkata sagorijevanja se raunaju prema slijedeim obrascima:

)1.22.....(..........11

)24.........(..............................................................................................................1I

23).........(........................................;

kg

kJ

)22...(..................................................................................................................................

minmin

min

22222222

22222222

t

LL

t

ii

t

LL

t

NN

t

OHOH

t

SOSO

t

COCO

t

LL

t

ii

t

NN

t

OHOH

t

SOSO

t

COCOt

t

iViViViViViViVI

iV

iViViViViVI

III

Gdje je: minLV - minimalna potrebna koliina vzduha zasagorijevanje 1 kg goriva

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Ostwaldov trougao

1 05

1,11,15

1,20

1,25

CO2

O2

CO

Manjakva

zduha

0

Viak

1 05

1,11,15

1,20

1,25

CO2

CO

O'2

0

Viakvazd

uha

Udio

ugljendioksida

Udio kisika


17/100


tLi - entalpija suhog vazduha (tabela.3.31. strana 3.207 Parni kotlovi -uri)

tN

t

OH

t

SO

t

CO iii 2222 ;;; - entalpija pojedinih komponenti produkata sagorijevanja (ista tabela).

Entalpije produkata sagorijevanja su date u tabeli 7.,a zbog lakeg prikaza dobijenih rezultatapredstavljene su i na I-t dijagramu na slici.4.

Slika 4. Dijagram ovisnosti entalpija o temperaturi i koeficijentu vika vazduha

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

I- t dijagram

=1

=1,05

=1,10

=1,15

=1,20

=1,25

=1,30

=1,35

=1,40

=1,45

=1,50

Temperatura


18/100


2. IZBOR LOITA

Na osnovu donje toplotne moi = 10557,95 , dobijene preko obrasca zaelementarni sastav izabranog goriva iz udbenika Parni kotlovi- uri, tabela 4.21 na strani4.175 usvajamo loite:

KLASIFIKACIONE OZNAKE: 1.2.11.3

TIP LOITA Ugaono loenje (O plamen)

Ugalj : lignit za

kgkJHd 8500

Po preporuci uzimamo jedan dio tabele 3.13. na strani 3.54 -PK uri za klasian ozid.

Tabela 7. Vrijednosti prirataja koeficijenta vika vazduhaKlasian ozid

Viak vazduha Prirataj

Ulaz u Kraj P.P Z.V Z.Z

loite loista

12 13 14 15 16

1,23 - 1,25 1,27 - 1,29 0,02 - 0,05 0,02-0,05 0,05

Prirataj koeficijenta vika vazduha za pojedine elemente kotla koji je usvojen prikazani su udonjoj tabeli :

Tabela 8. Prirataj koeficijenta vika vazduhaPregrija pare 3 0,02 0,05Pregrija pare 2 0,02 0,05Meupregrija pare 0,02 0,05Pregrija pare 1 0,02 0,05Zagrija vode 2 0,02 0,05Zagrija vode 1 0,02 0,05

Zagrija zraka 1 0,05


19/100


Tabela 9. Prirataj koeficijenta vika vazduha za nominalni reim rada za posmatrani kotao Nominalni reim

radaOgrjevnapovrina

ul iz

1,23

Ispariva 1,27 0,04

1,27

P.P. 3 1,29 0,02

1,29

P.P.2 1,231 0,02

1,31

M.P. 1,33 0,02

1,33

P.P.1 1,35 0,02

Z.V.2

1,35

0,021,37

1,37

Z.V.1 1,39 0,02

1,39

Z.Z.1 1,44 0,05

Vrijednosti date u tabeli 10. su usvojene za dati tip kotla i predstavljaju preporuene standardnevrijednosti koje najbolje odgovaraju tipu loita koji je usvojen.


20/100


2.1.Kotlovski gubici

Gubici u kotlu se sastoje od vie tipova gubitaka.Njihova veliina zavisi od vrste goriva

koje sagorijeva,naina sagorijevanja,veliine kotla,naina prenosa toplote u kotlu,zaprljanostiogrjevne povrine itd.Pri tome se mora naglasiti da u apsolutnom iznosu neki gubici dominirajuu odnosu na ostale.Posebno mjesto pri tom pripada gubitku u7koji je obino najvei gubitak kodsvih vrsta kotlova.Kotlovske gubitke usvajamo iz tabele 4.21. na strani 4.174 - PK uri naosnovu usvojenog loita za datu izraunatu vrijednost donje toplotne moi gorivaHd.

Tabela 10. Vrijednosti kotlovskih gubitaka

Redni broj Gubitak Nom.reim rada1 u1 0

2 u2 0,20,53 u3 234 g 97,896.55 u4 0,10,36 u5 0,050,157 u6 0

8 f 97,6596,059 u7 10,512,5

10 u8 0,51,211 z 99,598,812 k 86,6582,35

1u - Gubitak usljed propadanja goriva kroz reetku,ovaj gubitak nastaje usljed propadanja

sitnijih estica goriva kroz reetku u pepeljaru.Prema tome on se pojavljuje samo kod loita sa

sagorijevanjem u sloju i kod loita sa kombinovanim sagorijevanjem.Kod kombinovanogsagorijevanja on je manji jer najsitnije estice, koje su podloene na prvom mjestu propadanju,sagore u letu.Koliina goriva koja je propala kroz reetku ne moe se smatrati za gorivo kojenije uopte uestovalo u procesu sagorijevanja,jer se izvijesan dio isparljivih dijelova( sagorljivei nesagorljive materije) gasificira i u gasovitom stanju iskoritava u kotlu.S druge strane gorivokoje je propalo kroz reetku u veini sluajeva ba zbog ovog isparavanja predstavlja koksniostatak vee toplotne moi nego gorivo koje je sirovo unijeto u loite.

2u - Gubitak usljed nesagorjelog goriva u ljci i pepelu,ovaj gubitak prestavlja koliinu

toplote izgubljenu usljed nesagorjelog goriva koje odlazi iz loita sa pepelom i ljakom.On sepojavljuje pri sagorijevanju u sloju kao znaajniji gubitak,dok kod sagorijevanja u vidu ugljenog

praha njegova vrijednost je znatno nia i esto se moe sasvim zanemariti.

3u - Gubitak usljed leteeg koksa,ovaj gubitak nastaje usljed nesagorijevanja sagorljive vrste

materije u leteim dijelovima.Ovo je posljedica nedovoljnog vremena zadravanja leteih esticau loinom prostoru.Nastaje zato to u dijelu pepela koji zajedno s plinovitim produktimasagorijevanja prolazi kroz kotao i dio goriva koji nije uspio sagoriti.

4u - Gubitak usljed hemijske nepotpunosti sagorijevanja,ovaj gubitak se najee svodi na

pojavu (CO),koji kao produkt nepotpunog sagorijevanja izlazi iz kotla.Za razliku od prethodnog


21/100


gubitka,on je manje vezan za sistem sagorijevanja i moe se u manjoj ili veoj mjeri , pojaviti kod

svih tipova loita.Prilikom prorauna kotla gubitak4

u odreuje se slobodnom procjenom,a pri

ispitivanju kotla analizom gasova, kojom se ustanovljav prisustvo svih produkata nepotpunog

sagorijevanja.

5

u - Gubitak usljed ai,ovaj gubitak nastaje zato to se na hladne grejne povrine taloi u

vidu ai ugljenik iz hemijskih jedinjenja kooja se javljaju u produktima sagorijevanja.Prematome,i ovaj gubitak spaa u sklop gubitaka usljed nesagorjelog.On se pojavljuje ee kodkotlova niskih pritisaka jer su usljed nie temperature kljuanja i temperature metala nie.Istotako on se javlja i kod zagrijanih spusnih cijevi,naroito ako su one u oblasti visokih temperaturadimnih gasova.

6u - Gubitak usljed fizike toplote ljake,on prestavlja gubitak toplote koji nastaje pri

odvoenju ljake iz loita.Ovaj gubitak osjetan i mora se uzeti u obzir,kod s istema tenogodvoenja ljake,gdje se usljed visokih temperatura potrebnih za otapanje i odvoenje ljakegubi znatna koliina toplote.Kod sistema loenja gdje seljaka odvodi u vrstom stanju,u pitanju

su nie temperature ljake na izlazu iz loita,te i manji toplotni sadraj(a obino i manjeapsolutne koliine pepela u gorivu),tako da je ovaj gubitak neznatan i obino se ne uzima uobzir.

Gubitak7

u i8

u biti e objanjeni u nastavku zadatka.

2.2.Proraun gubitaka u7za nominalni reim rada

Gubitak7

u je gubitak u izlaznim gasovima i on je po veliini najznaajniji kotlovski

gubitak. To je gubitak nastao usljed fizike toplote izlaznih gasova. On je neizbjean i pojavljujese kod svakog kotlovskog postrojenja. Gubitak u izlaznim gasovima moe se izraunati pomouraznih teorijskih ili empirijskih obrazaca. Meu ovim obrascima najee se primjenjuje slijedei:

25...............................................................................%7d

lgpmRW

gH

ttCVu

Gdje je: Cpm 3- Srednja specifina toplota gasova na izlazuVRW

m3

kg - Stvarna zapremina vlanih produkata sagorijevanja

g - Stepen gasifikacije

tg - Temperatura izlaznih gasovatl-Temperatura vazduha na ulazuHd- Donja toplotna mo goriva


22/100


Ovaj obrazac se primjenjuje ukoliko se ne raspolae sa I-t dijagramom ve je poznatelementarni sastav goriva i temperatura izlaznih gasova, a specifina toplota se dobija iz tablica.

26.....................................................................................%7 d

lg

g H

IIU

Najtaniji rezultat nam daje slijedei obrazac, s tim to je uzeta u obzir fizika toplota goriva kojase unosi u proces i fizika toplota vlage u vazduhu koji slui za sagorijevanje.

27........................................................................................%27d

OHGlg

gH

IiIIu

Gdje je: iG- Toplotni sadraj goriva na temperaturi na kojoj ono ulazi u loiteIH2O - Toplotni sadraj vlage u vazduhu koji se unosi uproces sagorijevanjaIL - Entalpija vazduha na ulazu u kotaoIg- Entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz kotlaHd - Donja toplotna mo goriva

Obrazac (27) daje dosta tane rezultate, s obzirom na to da je za njegovo korienje potrebno

pretpostaviti samo jednu vrijednost gI .Vrijednost gI predstavlja ustvari toplotu koju nose sasobom izlazni gasovi,dok su lanovi OHGl IiI 2;; su koliine toplote koje se unose u proces i

usljed toga se odbijaju od toplote koja je iznijeta.Vrijednost gI se dobija iz I-t dijagrama i to zatemperaturu i viak vazduha na izlazu. lI se izraunava pomou specifine toplote vazduha,njegove temperature i vika vazduha na kraju kotla.Vrijednost ig se izraunava pomouspecifine toplote goriva i temperature sa kojom ono ulazi u loite,a IH2O se dobija pomourelativne vlanosti vazduha potrebnog za sagorijevanje.Obrazac (27) se koristi ne samo pri

proraunu,ve i prilikom ispitivanja kotla,i to u ovom sluaju sa vie sigurnosti, jer setemperatura tg i drugi promjenljivi lanovi dobijaju mjerenjem.Pored navedenih obrazaca moguse koristiti i brojni drugi koji se baziraju na Orsatovoj analizi.


23/100


2.2.1.Proraun gubitka u7 za nominalni reim rada

Koristei jednainu (26) moe se odrediti koliki je gubitak u izlaznim gasovima Nu7 zanominalni reim rada:

*......................................................................................%17d

N

L

N

gN

g

N

H

IIu

Za koeficijent vika zraka oitan iz tabele 10.za nominalni reim 44,1Niz i Ct Og 200 (datpodatak u zadatku),te na osnovu tabele za entalpije dimnih plinova (tabela7) viestrukom

interpolacijom dobijamo entalpiju izlaznih gasova NgI 1 na kraju kotla pri nominalnom reimurada.

Gdje je : gN - usvojeni stepen gasifikacije za nominalni reim radaIg1

N - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz kotla za nominalni reim rada

ILN - entalpija vazduha na ulazu u kotao za nominalni reim rada

Hd - donja toplotna mo goriva

Za tg1 = 200C i 1 = 1,40 slijedi iz tabele 7.da je entalpija Ig111 = 1614,002 kJkg

Za tg1 = 200C i 2 = 1,45 slijedi iz tabele 7.da je entalpija Ig12 = 1662,779 kJkg

12 1 =Ig1N Ig111

Ig112 Ig111 odakle slijedi entalpija Ig1

N

1,44 1,401,45 1,40 =

1 1614,0021662,779 1614,002

0,04

0,05

=1 1614,002

48,777

39,0216 = 1 1614,0021 = 1653,023


24/100


Nakon to se izrauna entalpija izlaznih gasova, slijedee to je nepoznato u jednaini zaraunanje gbitka u7jeste entalpija vazduha za nominalni reim rada.Vrijednost ove entalpije seodreuje na slijedei nain :

= (28) = . (28.1)Gdje se uzima koeficijent vika vazduha min na kraju loita (vrijednosti date u tabeli 10.) pa jemin= 1,27 za nominalni reim rada.

Za vazduh na temperature 20C na osnovu tabele 3.31. strana 3.207 PK -uri slijedi da je

= 20,10 , pa se na osnovu poznatog podatka i izraza (29) moe izraunati entalpija iL:

= 22,4.(29)Gdje je : - srednja specifina entalpija vazduha

Mmolekularna masa vazduha

= 22,4

=20,10 29

22,4= 26,02

Na osnovu dobijene vrijednosti za iLiz izraza (28.1) dobija se :

= 3,7317 1,27 26,02 = 123,315 Uz poznatu vrijednost za donju toplotnu mo goriva Hd=10557

i usvojeni stepen gasifikacije

za nominalni reim rada (tabela 11. , poglavlje 2.1.) = 0,97dobija se gubitak u7 iz izraza (*) :

7 = = 0,97

1653,0236 123,31510557

= 0,1405 100 = 14,055%


25/100


2.3. Odreivanje stepena izolovanosti

Svaki kotao je termiki izolovan, tj.njegove stijenke su zatiene odreenom debljinomizolacije od gubitaka toplote.Meutim,kotao nikad nije idealno izolovan i uvijek postoje gubici

usljed prodiranja toplote kroz stijenku kotla u vanjski prostor.Stepen izolovanosti parnog kotla zse odreuje na osnovu slijedeeg izraza :

= 1 8100 100..(30)

Gdje je:

8u - Gubitak usljed spoljnjeg hlaenja,on prestavlja toplotu izgubljenu usljed toga to kotao

odaje izvjesnu koliinu toplote sredini u kojoj se nalazi.Ovo odavanje toplote neminovno jeusljed temperaturskih razlika izmeu spoljnih kotlovskih povrina i vazduha koji okruujeisti.Ovaj gubitak je neminovan kod svakog kotla.Tano izraunavanje veliine ovog gubitka vri

se pomou teorijskih obrazaca i vezano je za poznavanje niza promjenljivih veliina,tako daprestavlja dosta sloen i obiman postupak.Usljed toga se u praksi pribjegava primjeniempirijskih obrazaca ili raznih dijagrama,koji daju orjentaionu vrijednost za veliinu ovoggubitka.Veliina ovoga gubitka zavise od mnogih faktora AtfU ;;8 ,koji se uglavnommogu svesti na veliinu spoljnih povrina kotla, na temperatursku razliku izmeu spoljnepovrine kotla i sredine u kojoj se isti nalazi,i na koeficijent prijelaza toplote.Svaki od ovihosnovnih faktora zavisi sa svoje strane od niza drugih.

2.3.1.Proraun stepena izolovanosti kotla za nominalni reim rada

Stepen izolovanosti kotla za nominalni reim rada se dobija iz izraza koji slijedi :

= 1 8100 100.........................................................................................................(30.1)

Iz tabele 11. za kotlovske gubitke (stavka 2.1.) usvaja se gubitak u8 = 0,5 za nominalni reimrada pa se na osnovu te vrijednosti i izraza (30.1) dobija traeni stepen izolovanosti :

=

1

0,5

100 100 = 99,5%


26/100


2.4. Odreivanje indirektnog stepena iskoritenja kotla

Stepen iskoritenja kotla se definie kao odnos energije iznesene iz kotla prijemnikomtoplot i energije gorivom uneene u kotao.Takoer se moe izraunati stepen iskoritenja kotla

kada se od ukupne koliine toplote dovedene kotlu oduzmu gubici u kotlu svedeni na jedinicuunseen energije.To je dakle, pokazatelj efikasnosti kotla tj.njegove sposobnosti da vriproizvodnju pare koja se iskoritava u procesu dobijanja energije.

Stepen iskoritenjaindirektnom metodom se rauna preko izraza koji slijedi :

= 1 8=1100 100 = 1 1+2+3+4+5+6+7+8100 100..(31)Gdje je : u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8gubici u kotlu

2.4.1. Proraun indirektnog stepena iskoritenja kotla za nominalni reim rada

Na osnovu izraza (31) uvrtavanjem podataka iz tabele 11.(stavka 2.1.) za gubitke u 1u8 dobija se stepen iskoritenja kotla za nominalni reim rada :

1 = 1 0+0,2+2+0,1+0,05+0+10,5+0,5100 100 = 86,65%

U drugom sluaju se uvrtavaju izraunate vrijednosti za gubitke u7 =14,03 % i u8 =0,5% pa sedobija stepen iskoritenja kotla kao :

2 = 1 0+0,2+2+0,1+0,05+0+14,03+0,5100 100 = 83,12%

Odreivanjem datih gubitaka u kotlu i njegovog stepena iskoritenja definie se njegovauinkovitost i daje se prikaz iskoritenja datog goriva u loitu kotla, te njegovog iskoriavanjaza dobijanje korisne toplote koja se dalje iskoritava za transformac iju energije. Dijagram naslici 5. prikazuje gubitke kotla i iskoritenje korisne toplote.


27/100


Slika 5. Senkey-jev dijagram iskoritenja goriva

2.5. Proraun potrebne koliine goriva

U kotlu sagorijeva odreena koliina goriva koja stoji na raspolaganju.Ali svaki se kotaorazlikuje prema svojim dimezijama i veliini pa se tako razlikuje i potrebna koliina goriva kojase unosi u loite kotla. Ta veliina se izraava kao dimezija masenog protoka tj.predstavljakoliinu goriva koja se u jedinici vremena unese u loite kotla.

Potrebna koliina goriva se rauna prema izrazu :

= 1 + ....(32)Gdje je: Dmp= D1 = 210 produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka

isentalpija na izlazu iz pregrijaa pare 3, odreuje se na osnovu pritiska po

iaentalpija napojne vode,odreuje se za parameter napojne vode

impizentalpija na izlazu iz meupregrijaa

impulentalpija na ualzu u meupregrija


28/100


Kstepen iskoritenja kotla izraunat u stavci 2.4.1

Hddonja toplotna mo goriva

2.5.1. Proraun potrebne koliine goriva za nominalni reim rada

Na osnovu izraza (32) dobija se potrebna koliina goriva za sagorijevanje u loitu kotlakako slijedi :

= 1 + ..(32.1)Potrebni podaci za proraun su :

D1N

= DmpN

= 210 - dato postavkom zadatkaK = 83,12 %

Ostale podatke dobijamo na osnovu poznatih podataka:

- za pritisak po= 95 bar i t = 500Ciz termodinamikih tablicatablica za pregrijano

podruje se dobija entalpija is= 3380

- za pritisak ps= 46 bar i za tz= 258,75C= 270C( + 12Ciz interval 10-15C) dobija se

iz TD tablica entalpija na ulazu u meupregrija impul= 2672,51 - za pritisak ps= 46 bar i t = 495C( 500-5Cusljed meupregrijanja) iz Td tablica se

oitava vrijednost entalpije na izlazu iz meupregrijaa impiz= 3460

- za pririsak pa= 120 bar i t = 240Cdobija se entalpija napojne vode ia= 1037,5

Pa se onda iz izraza (32.1) dobija koliina goriva potrebna za sagorijevanje :

= 2103380 1037,5+ 2103460 2672,510,8312 10557 = 74,906


29/100


2.6. Odreivanje gasifikacione koliine goriva

Stvarna koliina goriva koja se ustavri iskoristi u loitu kotla pri sagorijevanju se

razlikuje od proraunate vrijednosti BN

za nominalni reim rada i to ta vrijednost stepenagasifikacije goriva.Dakle, moe se zakljuiti da se usljed odreenih gubitaka u loitu ne zapalisva koliina goriva nego neka umanjena vrijednost. Ta veliina se naziva gasifikovana koliinagoriva i ona se odreuje na slijedei nain :

= ..(33)

2.6.1. Proraun gasifikovane koliine goriva za nominalni reim rada

Na osnovu prethodnog izraza te poznatih vrijednosti za koliinu goriva BNi stepengasifikacije gmoe se odrediti gasifikovana koliina goriva za nominalni reim rada kao :

= = 74,906 0,97 = 72,66

2.7. Proraun koliine toplote unesene u loite i raspored prihvaene

toplote u kotlu

2.7.1.Koliina toplote unesena u loite

Svako gorivo sadri odreenu koliinu toplote koja se prilikom procesa sagorijevanjaoslobaa i stvara energiju koja se daljom transformacijom pretvara u druge oblike energije.Koliina toplote koja se unese u loite gorivom semoe izraunati prema izrazu kako slijedi :

= ...(34)Gdje je : Bkoliina goriva potrebna za sagorijevanje

Hddonja toplotna mo goriva

Za nominalni reim rada uz poznate vrijednosti BNi Hd, na osnovu izraza (34) dobijamo da jekoliina toplote unesena u loite :

= = 74,906 10557 = 790 782,6 = 790,7


30/100


2.7.2. Koliina toplote prihvaena u loitu

Poto svaki kotao radi sa odreenim stepenom iskoritenja Ktako i koliina toplote kojase unese u kotao ne bude prihvaena u potpunosti, nego se ona razlikuje od unsene vrijednosti

koliine toplote upravo za taj stepen iskoritenja. Koliina toplote prihvaena u loitu se raunana osnovu slijedeeg izraza :

1 = ....(35)Za nominalni reim rada to bi bilo :

1 = = 790782,6 0,8312 = 657 298,53

2.7.3. Koliina toplote prihvaena u zagrijau vode (ekonomajzeru)

Zagrija vode (ekonomajzer) je naknadna konvektivna kotlovska ogrjevna povrina sazadatkom da povisi temperaturu vode na ulazu u ispariva neto ispod, ili sve do temperatureisparavanja na pritisku kotla, pa i da se kod nekih izvedbi u njemu jedan dio vode ispari. Drugi

zadatak zagrijaa vode je da to je vie mogue snizi temperature produkata sagorijevanja naizlazu iz kotla, ako je zagrija vode posljednja ogrjevna povrina u kotlu. Po konstruktivnojizvedbi, zagrijai vode su sa glatkim cijevima za kotlove vieg pritiska, ili sa vanjske straneorebrenim, obino livenim cijevima. Zagrijai zraka su u kotlu obino postavljeni horizontalno,osim kod starijih kotlovskih konstrukcija, kod kojih su u sklopu cirkulacionog sistema, kada su u

vertikalnoj izvedbi. Nastrujavanje produkata sagorijevanja obino je poreno, a cijevi supostavljene u koridornom rasporedu. Strujanje vode u zagrijaima vode gotovo obavezno jeprostrujavanjema na raun napora napojne pumpe.

Koliina toplote prihvaena u ekonomajzeru se rauna na slijedei nain :

= 1 .(36)Gdje je : ieentalpija na izlazu iz ekonomajzera

iaentalpija napojne vode

D1 = 210

produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka


31/100


2.7.3.1.Proraun prihvaene koliine toplote u ekonomajzeru za nominalni reim rada

Koliina toplote prihvaena u ekonomajzeru za nominalni radni reim se rauna na osnovuprethodnog izraza (36) :

Potrebni podaci za proraun se dobijaju na slijedei nain :

- za po= 95 bar i tk= 292,32Ciz termodinamikih tablica za zasieno podruje se dobija

vrijednost entalpije na izlazu iz ekonomajzera ie= 1385,9

- vrijednost za iaje ve dobijena u stavci 2.5.1. i iznosi ia= 1037,5

Pa se konano dobija da je :

=

1

= 210

1385,9

1037,5 = 73164

odnosno dijeljenjem dobijene vrijednosti sa 2 dobija se koliina toplote prihvaena u jednom

zagrijau vode 1 = 2 = 731642 = 36582

2.7.4. Koliina toplote prihvaena u isparivau parni kotao u uem smislu

Ispariva ili parni kotao u uem smislu je elemenat kotla u kojem dolazi do isparavanjavode i na izlazu se dobiva suhozasiena ili vlana para. Ozraeni ispariva obino obuhvataloite i proraunom loita on je potpuno odreen kao elemenat pomu kojeg se obavljahlaenje loita. Konvektivni ispariva je elemenat u kojem se izmjena toplote obavlja uglavnomkonvekcijom, ali i zraenje zbog visokih temperatura ima prilian uticaj. U zavisnosti od vrstekotla i konvektivni dio isparivaa je razliit, a postoje izvedbe kotla bez konvektivnih isparivaato je na sluaj.

Koliina toplote prihvaena u isparivau se rauna na slijedei nain:

=

1

(37)

Gdje je : ieentalpija na izlazu iz ekonomajzera

ixentalpija na izlazu iz isparivaa

D1 = 210 produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka

Podaci potrebni za proraun se dobijaju na slijedei nain :


32/100


- za po= 95 bar iz termodinamikih tablica za zasienopodruje se dobija vrijednost

entalpije na izlazu iz ekonomajzera i= 1385,9i i

= 2734 ,pri emu je stepen

zasienosti x = 0,95 0,98 ( usvojeno x = 0,95)

=

+

= 1385,9 + 0,95

2734

1385,9

= 2666,59

- Vrijednost entalpije ie= 1385,9( izraunato u stavci 2.7.3.1.)

Pa je na osnovu izraza (37) koliina toplote prihvaena u isparivau za nominalni reim rada:

= 1 = 210 2666,59 1385,9 = 268 944,9

2.7.5. Koliina toplote prihvaena u pregrijau pare

U pregrijaima isparena voda iz isparivaa pregrijava se do temperature pregrijanja t s.Taj proces se obavlja pri konstantnom pritisku uz gubitke strujanja koji nisu veliki. Kako je

poznato pri porastu temperature gustoa pare opada zbog ega brzina pare u pregrijau rasteod ulaza ka izlazu pare. Pregrijai se prema dominantnom vidu izmjene toplote mogu podijelitina :

- konvektivne

- poluzrane

- ozraene

Zavisno od njihovog karaktera imaju razliitu konstrukciju. Kod konvektivnih pregrijaa cijevi sumalog prenika, gusto rasporeene u dimnom kanalu, dok se ozraeni pregrijai sastoje odcijevi veeg prenika i time izmeu njih je vei meuprostor. Temperature pregrijanja su zaferitne cijevi do 540 C,dok su za austenitne cijevi vie, i kreu se i do 650 C.

Koliina toplote prihvaena u pregrijau pare moe se izraunati na slijedei nain:

= 1 .(38)Gdje je : D1 = 210

produkcija kotla ,vrijednost data postavkom zadatka

is= 3380- entalpija na izalzu iz pregrijaa pare 3 ( dobijeno u stavci 2.5.1)

ix= 2666,59- entalpija na izlazu iz isparivaa (dobijeno u stavci 2.7.4)


33/100


Za nominalni reim rada se dobija koliina toplote prihvaena u pregrijaima pare na osnovuizraza (38) :

=

1

= 210

3380

2666,59

= 149 816,1

odnosno, dijeljenjem te vrijednosti sa tri dobija se koliina toplote prihvaena u jednom zagrijaukao :

3

= 1 = 2 = 3 = 49 938,7

2.7.6. Koliina toplote prihvaena u meupregrijau

Meupregrija je element gdje se dovodi para koja je ekspandirala na visokotlanojturbini VT do odreenog pritiska. Da bi se ponovo para pregrijala ide u ovaj element kotla,azatim odvodi na niskotlanu turbinu NT. Znai, moe se rei da je osnovna funkcijameupregrijaa zapravo dodatno zagrijavanje pregrijane pare nakon njene ekspanzije uvisokotlanoj turbine. Tu se pari osim temperature die i pritisak koji je nakon ekspanzijeznaajno opao.Zbog boljeg iskoritenja pare i dobijanja vie korisne toplote vri semeupregrijavanje pare nakon ega ona ponovo ekspandira u niskotlanom dijelu turbine.

Koliina toplote prihvaena u meupregrijau pare moe se izraunati na slijedei nain:

= ...(39)Gdje je : D1

N = DmpN= 210

- dato postavkom zadatka

impiz= 3460- entalpija na izlazu iz meupregrijaa ( dobijeno u stavci 2.5.1)

impul= 2672,5- entalpija na ulazu u meupregrija ( dobijeno u stavci 2.5.1)

Na osnovu izraza (39) dobija se koliina toplote prihvaena u meupregrijau za nominalnireim rada :

= = 210 3460 2672,5 = 165 375


34/100


2.7.7. Provjera dobijenih rezultata

Da bi dobijeni rezultati bili prihvaeni kao tani mora biti zadovoljena slijedea jednakost :

1 = 1..(**)Gdje je : 1- Koliina toplote prihvaena u loitu ( izraunato u stavci 2.7.2.)

1- Koliina toplote koja se dobija sabiranjem svih toplota prihvaenih u pojedinimelementima kotla

1 = + + + = 73164 + 268944,9 + 149816,1 + 165375 = 657 300 Pa je na osnovu dobijenih podataka vidljivo da je ispunjen uslov(**) ,te da je greka u proraunu

jednaka :

= 111 100 =657300657298,53

657300 100 = 0,002%..(40)

2.7.8 .Koliina toplote prihvaena u zagrijau zraka

Zagrijai zraka su konvektivne ogrjevne kotlovske povrine, koje se nalaze redovno nakraju puta produkata sagorijevanja u kojma se na raun produkata sagorijevanja zagrijava zrakpotreban za sagorijevanje. Poviena temperatura vazduha u loitu ostvaruje prednosti prilikom

sagorijevanja koje se oituje u brem suenju goriva, burnijem sagorijevanju i intenzivnijemprijenosu toplote zraenjem u kotlovskom loitu.Sa druge strane, sniavanjem temperatureprodukata sagorijevanja na kraju kotla direktno se smanjuje najvei kotlovski gubitak u7. Drugimrijeima, toplota koja se izmjeni u zagrijau vazduha ''premijeta'' se u loite i na ostaleogrijevne povrine prije zagrijaa vazduha uslovljavajui viu temperaturu sagorijevanja i veutemperaturnu razliku pri konvektivnoj izmjeni toplote u kotlu. Efekat zagrijaa vazduha naroito

je izraen kod kotlova koji rade sa visokim pritiscima.

Koliina toplote prihvaena u zagrijau zrakase dobija iz izraza koji slijedi :

= = .(41) = ....(42)Gdje je : IL - entalpija zagrijanog vazduha za temperature tL

Il - entalpija vazduha na temperaturi t=20 C

- gasifikovana koliina goriva (proraunata u stavci 2.6.1.)


35/100


Podaci potrebni za proraun dobijaju se na slijedei nain:

= (43)Gdje je : VLmin =3,73 3 - minimalna koliina zraka potrebna za sagorijevanje (izraunato

u stavci 1.2.)

ul= 1,39 - koeficijent vika zraka na ulazu u meupregrija (tabela 10 data

u stavci 2. ovog rada)

ilspecifinaentalpija zagrijanog zraka za temepraturu tL= 20 C (dato postavkom)

i na osnovu tabele 3.31 PKuri str.3.207 oitava se iL= 25,93

ILspecifinaentalpija zagrijanog zraka za temepraturu tL= 180 C (dato

postavkom) i na osnovu tabele 3.31 PKuri str.3.207 oitava se iL= 234,963

Uvrtavanjem dobijenih vrijednosti u izraz (43) slijede za oba sluaja potrebne entalpije:

= 3,73 1,39 25,9 = 134,28

= 3,73 1,39 234,96 = 1218,19

Nakon to su dobijene potrebne vrijednosti, njihovim uvrtavanjem u izraz (42),za nominalniradni reim koliina toplote prihvaena u zagrijau zraka je :

= = 72,66 1218,19 134,28 = 78 756,9

2.8. Teoretska temperatura u loitu

Teoretska temperatura u loitu je funkcija entalpije dimnih plinova i koeficijenta vikavazduha na ulazu u loite, dakle:

ULFF Ift ;00

Vrijednost ove temperature se odreuje na osnovu tabele 7. viestrukom interpolacijom.Vrijednost ove entalpije se odreuje prema izrazu :

= + 1 1100 4 + 5 + 6..(44)


36/100


Gdje je : LI - Entalpija zraka na ulazu u loite,( izraunato u stavci 2.7.8.)Hddonja toplotna mo goriva

u4, u5, u6kotlovski gubici (dati u tabeli 11. , stavka 2.1.)

2.8.1. Proraun teorijske temperature u loitu za nominalni reim rada

Na osnovu izraza (4) i poznatih podataka,moe se izraunati vrijednost entalpije dimnih plinovana ulazu u loite kao :

= + 1 1100 4 + 5 + 6 = 1218,19 + 10557 11

100 0,1 + 0,05 + 0

= 11759,35

Na osnovu vrijednosti i ul =1,23 ( podatak iz tabele 10.,stavka 2.ovog rada) procesominterpolacije iz tabele 7. se dobija vrijednost teoretske temperature u loitu tFO .

Poto nam je ulN

= 1,23 slijede iz tabele 7.podaci :

Za t=1300i 1= 1,2 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I = 10222,84 kJkg

Za t=1500i 1= 1,2 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I= 11892,73 kJkg

Za t=1300i 2= 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I= 10543,6 kJkgZa t=1500i 2= 1,25 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I= 12257,51 kJ

kg

Za 1=1,2

IFON II I =

t1tt t .(45)

11759,35 10222,8411892,73 10222,84

=1 1300

1500 1300

1536,51

1669,89=1 1300

200

184,025 = 1 13001 = 1484,025


37/100


Za 2=1,25

11759,35 10543,612257,51 10543,6 =

2 13001500 1300

1215,751713,91

= 2 1300200 141,86 = 2 13002 = 1441,86

Za =1,23

121 =

121..(46)

1,23 1,21,25 1,2 =

1484,021441,86 1484,02

0,03

0,05= 1484,0242,16

25,296 = 1484,02 = 1458,724

Provjera :

= 1 BgN zN IFoN IgN D i isia + Dmp impiz impul +BgN zN IlI1 < 5 % ..(47)

= 1 72,66 0,995 11759,35 1653,0236210 3350 1037,5+ 210 3460 2672+ 72,66 0,995 1218,19 134,2

= 0,98 % < 5%Potrebne vrijednosti za provjeru greke izrazom (47) su dobijene prethodnim proraunom popojedinim stavkama, dakle to su ve poznate vrijednosti.


38/100


2.9. Koliina toplote predata zraenjem

Koliina toplote predatazraenjem se moe odrediti iz slijedeeg izraza :

Q0 = Bg z IFo IF2..(48)Qi = Qk + Q0 ..(49)

Gdje je : Qk = 0- toplota predata konvekcijom

Bggasifikovana koliina goriva(proraunata u stavci 2.6.1.)

IFo - entalpija dimnih plinova na ulazu u loite (izraunato u stavci 2.8.1.)

IF2 - entalpija dimnih plinova na izlazu iz loita

z - stepen izolovanosti kotla (izraunato u stavci 2.3.1.)

Na osnovu ve izraunatih podataka u prethodnim poglavljima,a koji su prema izrazu (48)potrebni za odreivanje entalpije IF2, dobija se traena entalpija za nominalni radni reim kao :

IF2N = IFO

N Q0Bg

N zN = 11759,35 268944,9

72,66 0,995 = 8039,33kJ

kg

Sada se moe izraunati temperatura produkata sagorijevanja na kraju isparivaa uz poznate

vrijednosti entalpije IF2N i koeficijenta vika vazduha za kraj loita na osnovu viestruke

interpolacije .Postupak se odvija na slijedei nain:

Poto je izN

= 1,27 slijede iz tabele 7.podaci :




Za t=1100i 2= 1,30 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I

= 9139,027

kJ

kg


39/100


Za 1=1,25

IF2N II I =

t1tt t

8039,23 7069,098862,303 7069,09 = 1 9001100 900970,14

1793,213=1 900

200

108,2 = 1 9001 = 1008,2

Za 2=1,30

8039,23 7289,6999139,627 7289,699 =

2 9001100 900

749,531

1849,928=2 900

200

81,033 = 2 9002 = 981,03

Za =1,27

121 =

121

1,27 1,251,30 1,25 =

1008,2981,03 1008,2

0,02

0,05= 1008,227,17

10,868 = 1008,22 = 997,332


40/100


2.10. Temperature predajnika toplote

Entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz pojedinog elemenata kotla, pregrijaa,meupregrijaa, zagrijaa vode i zraka uopteno se rauna na slijedei nain :

IFiz = IFul QBg z .(50)gdje je :IFiz - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz datog izmjenjivaa

IFul entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz datog izmjenjivaa

Q- koliina toplote predata u datom izmjenjivau

Bggasifikovana koliina goriva(proraunata u stavci 2.6.1.)

z

- stepen izolovanosti kotla (izraunato u stavci 2.3.1.)

2.10.1. Temperatura na izlazu iz pregrijaa pare 3 za nominalni reim rada

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijaa pare 3 se odreuje naosnovu tabele 7. viestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz pregrijaa pare 3funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta vika vazduha. Da bismo odredilitemperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijaa pare 3 potrebno je odrediti entalpijuIpp 3za nominalni reim rada, pa je :

Ipp3N = IF2

N Qs 3NBg

N zN.(51)

Gdje je : IF2 - entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz isparivaa (izraunato u stavci 2.9.)

3- koliina toplote prihvaena u pregrijau pare 3 (izraunato u stavci 2.7.5)Bggasifikovana koliina goriva(proraunata u stavci 2.6.1.)

z- stepen izolovanosti kotla (izraunato u stavci 2.3.1.)

Na osnovu izraza (51) dobija se entalpija na izlazu iz pregrijaa pare 3 :

Ipp3N = 8039,33 49938,7

72,66 0,995 = 7348,58kJ

kg


41/100


Sada se moe izraunati temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijaa pare 3uz

poznate vrijednosti entalpije Ipp 3N i koeficijenta vika vazduha za izlaz iz PP3 (tabela 10.,stavka

2), na osnovu viestruke interpolacije.Postupak se odvija na slijedei nain:

Poto je izN

= 1,29 slijede iz tabele 7(*).podaci :





Za 1=1,25

Ipp 3N II I =

t1tt t

7348,58 7069,098862,303 7069,09 =

1 9001100 900

279,49

1793,213=1 900

200

31,17 =

1

900

1 = 931,17

Za 2=1,30

7348,58 7289,6999139,627 7289,699 =

2 9001100 900

58,881

1849,928

=2 900

200

6,365 = 2 9002 = 906,365


42/100


Za =1,29

121 =

121

1,29

1,25

1,30 1,25 = 931,17

906,365 931,170,04

0,05= 931,1724,804

19,843 = 931,173 = 911,32

2.10.2. Temperatura na izlazu iz pregrijaa pare 2za nominalni reim rada

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijaa pare 2 se odreuje na istinain kao kod pregrijaa pare 3, na osnovu tabele 7.viestrukom interpolacijom. Dakletemperatura na izlazu iz pregrijaa pare 2 funkcija je entalpije produkata sagorijevanja ikoeficijenta vika vazduha na izlazu iz pregrijaa pare 2. Da bi se odredila temperaturuprodukata sagorijevanja na izlazu iz pregrijaa pare 2 potrebno je odrediti entalpiju Ipp 2 za

nominalni reim rada, pa je :

Ipp2N = Ipp 3

N Qs2NBg

N zN ...(52)

Gdje je : Ipp 3- entalpija produkata sagorijevanja na izlazu iz PP3 (izraunato u stavci 2.10.1.)

2- koliina toplote prihvaena u pregrijau pare 2 (izraunato u stavci 2.7.5)Bggasifikovana koliina goriva(proraunata u stavci 2.6.1.)

z- stepen izolovanosti kotla (izraunato u stavci 2.3.1.)

Na osnovu izraza (52) dobija se entalpija na izlazu iz pregrijaa pare 2 :

Ipp2N = 7348,58 49938,7

72,66 0,995 = 5061,13kJ

kg


43/100


Sada se moe izraunati temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz pregrijaa pare 2uz

poznate vrijednosti entalpije Ipp 2N i koeficijenta vika vazduha za izlaz iz PP2 (tabela 10.,stavka

2), na osnovu viestruke interpolacije.Postupak se odvija na slijedei nain:

Poto je izN

= 1,31 slijede iz tabele 7.(*) podaci :





Za 1=1,30

Ipp 2N II I =

t1tt t

5061,13 3790,0715349,214 3790,071 =

1 500700 500

1271,059

1559,14=1 500

200

1 = 663,046

Za 2=1,35

5061,13 3902,255501,078 3902,25 =

2 500700 500

1158,88

1598,828=2 500

200

2 = 644,966Za =1,31

121 =

121

1,31 1,301,35 1,30 =

663,046644,966 663,046


44/100


0,01

0,05= 663,04618,08

2 = 659,43

2.10.3. Temperatura na izlazu iz meupregrijaa pare za nominalni reim rada

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz meupregrijaa pare se odreuje naosnovu tabele 7.viestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz meupregrijaa parefunkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta vika vazduha na izlazu izmeupregrijaa pare. Da bi se odredila temperatura produkata sagorijevanja na izlazu izmeupregrijaapotrebno je odrediti entalpiju Imp za nominalni reim rada, pa je :

ImpN = Ipp 2

N QmpNBg

N zN = 5061,13 16537572,660,995 = 4370,38 kJkg Poto je iz

N= 1,33 slijede iz tabele 7.(*) podaci :



Za t=500

i 2= 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I = 3902,25

kJ

kg


Za 1=1,30

ImpN II I =

t1tt t

4370,38 3790,0715349,214 3790,071 =

1 500700 500

580,312

1559,14= 1 500

200

1 = 574,439


45/100


Za 2=1,35

4370,38 3902,255501,078 3902,25 =

2 500700 500

468,131598,828

= 2 500200 2 = 558,56Za =1,33

121 =

121

1,33 1,301,35

1,30

= 574,439

559,56

574,439

0,03

0,05= 574,43915,879

= 564,91

2.10.4. Temperatura na izlazu iz pregrijaa pare 1 za nominalni reim rada

Ipp1N = Imp

N Qs1NBgN zN = 4370,38 49938,772,660,995 = 3679,63 kJkg Poto je iz

N= 1,35 slijede iz tabele 7.podaci :

Za t=300i = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I= 2290,374 kJkg

Za t=500i = 1,35 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I= 3902,25 kJkg

Za =1,35

Ipp 1N II I =

ttt t

3679,63 2290,3743902,25 2290,374 =

1 300500 300


46/100


1389,25

1611,97=1 300

200

1 = 472,37

2.10.5. Temperatura na izlazu iz zagrijaa vode 2 za nominalni reim rada

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijaa vode 2 se odreuje naosnovu tabele 7.viestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz zagrijaa vode 2funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta vika vazduhana izlazu iz ZV2.

Da bismo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijaa vode 2 potrebnoje odrediti entalpiju IZV 2za nominalni reim rada, pa je :

IZV 2N = Ipp 1

N QZV 2NBg

N zN = 3679,6336582

72,66 0,995 = 3173,632kJ

kg

Poto je izN




Za t=300

i

2= 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I = 2351,581

kJ

kg


Za 1=1,35

Izv 2N II I =

t1tt t

3173,632 2290,3743902,25

2290,374

=1 300

500

300

883,25

1611,97=1 300

200

1 = 409,594


47/100


Za 2=1,40

Izv 2N II I =

t1tt t

3173,632 2351,5814014,428 2351,581 = 2 300500 300822,051

1662,847=1 300

200

1 = 398,873Za =1,37

1

2

1

=1

2

1

1,37 1,351,40 1,35 =

409,594

398,873 409,5940,02

0,05= 409,59410,72

2 = 405,3

2.10.6. Temperatura na izlazu iz zagrijaa vode 1 za nominalni reim rada

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijaa vode 1 se odreuje naosnovu tabele 7.viestrukom interpolacijom, dakle temperatura na izlazu iz zagrijaa vode 1funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta vika vazduhana izlazu iz ZV1.

Da bismo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijaa vode 1 potrebnoje odrediti entalpiju IZV 1za nominalni reim rada, pa je :

IZV 1N = IZV 2

N QZV 1NBg

N zN = 3173,63236582

72,66 0,995 = 2667,63kJ

kg

Poto je izN




48/100



Za t=300i 2= 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I = 2351,581kJkg

Za t=500i 2= 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I= 4014,428

kJ

kg

Za 1=1,35

Izv 1N II I =

t1tt t

2667,63 2290,3743902,25 2290,374 =

1 300500 300

377,256

1611,97

=1 300

200

1 = 346,82

Za 2=1,40

Izv 1N II I =

t1tt t

2667,63

2351,581

4014,428 2351,581 = 2

300

500 300316,049

1662,847=2 300

200

1 = 338,02

Za =1,39

1

21 = 1

211,39 1,351,40 1,35 =

346,82338,02 346,82

0,04

0,05= 346,828,8

1 = 339,78


49/100


2.10.7. Temperatura na izlazu iz zagrijaa zraka 1 za nominalni reim rada

Temperatura produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijaa zraka 1 se odreuje naosnovu tabele 7.viestrukom interpolacijom,dakle temperatura na izlazu iz zagrijaa zraka 1

funkcija je entalpije produkata sagorijevanja i koeficijenta vika vazduha na izlazu iz zagrijazraka 1. Da bismo odredili temperaturu produkata sagorijevanja na izlazu iz zagrijaa zraka 1potrebno je odrediti entalpiju IZZ 1za nominalni reim rada, pa je :

Izz 1N = Izv 1

N QzzNBg

N zN = 2667,778756,9

72,66 0,995 = 1578,34kJ

kg

Poto je izN

= 1,44 slijede iz tabele 7.(*)podaci :

Za t=100i 1= 1,40 entalpija produkata sagorijevanja iznosi I = 798,646kJ

kg




Za 1=1,40

Izz 1N II I =

t1tt t

1578,34 798,6461614,002 798,646 =

1 100200 100

779,69

815,356=1 100

100

1 = 195,62

Za 2=1,45

Izz 1N II I =

t1tt t


50/100


1578,34 822,9091662,779 822,909 =

2 100200 100

755,431

839,87=2 100

100

2 = 189,94

Za =1,44

121 =

121

1,44 1,401,45

1,40

= 195,62

189,94

195,62

0,04

0,05= 195,625,68

1 = 191,07

Provjera greke:

= 1 1 100 =191,07 180

191,07 100 = 5,7 %

Gdje je : tzz1temperatura zraka na izlazu iz zagrijaa zraka (dobijen proraunom)

tLtemperatura zagrijanog zraka (dato postavkom zadatka)


51/100


Slika 6. Lenz-ov dijagram ovisnosti temperature dimnih plinova o proraunatim koliinama toplote


52/100


3. PRORAUN GLAVNIH DIMENZIJA LOITA

Glavne dimenzije loita se odreuje pomou karakteristinih odnosa na taj nain to ese usvojiti njihova vrijednost za nominalno optereenje kotla. Za izabrano loite, na osnovu

izraunate donje toplotne moi goriva Hd iz tabele 4.24. strana 4.189. PK-uri ,uzimamoslijedee vrijednosti :

QAF = 2325 3490 kWm2 - specifino toplotno optereenje povrine poprenog presjeka loita,QVF = 115 150 kWm3 - specifino toplotno optereenje loinog prostora (zapremine loita )Iz usvojenog odnosa specifinog toplotnog optereenja loinog prostora QVF = 135

kWm3izraunava se zapremina loita iz izrazakoji glasi :

VF

=QN

QVF=

790782,6

135

= 5857,65

m3

.....(53)

Na osnovu usvojene vrijednosti toplotnog optereenja povrine poprenog presjeka loita :

QAF = 3490 kWm2 AF =

QN

QAF=

790782,6

3490= 226,58m2(54)

Sada nakon to smo izraunali povrinu poprenog presjeka loita i zapreminu loita,moemo odrediti visinu istog, pa e biti:

CF =VF

AF=

5857,65

226,58= 25,85 m..(55)

Po preporuci se ide na to da se povea visina kotla radi smanjenja poprenog presjeka loita,pa zbog toga u usvojiti visinu od 45 m.

Iz povrine poprenogpresjeka loita, vodei rauna o vrsti loita i da presjek treba da tei

kvadratu usvaja se odnos

031,

b

a

F

F , Parni kotlovi uri, str.4.25.

Te na osnovu povrine poprenog presjeka loita, i odnosa FF/ba , moemo odrediti i ostale

dvije dimenzije kotla, pa je:

AF= aF bF ................................................................................................................................(56)aF= 1,03 bF (usvojeni odnos)

Uvrtavanjem aFu izraz (56) dobija se povrina poprenog presjeka loita :


53/100


AF = 1,03 bF2=> bF=

1,03

bF = 14,83m, aF = 15,27mCF = 25,85 m

Tabela 11 . Povrine zidova kotla (prvi sluaj)

Strana FormulaUkupna povrina koja je uloitu izloena zraenju

Az ( m2)

Faktorekranisanja

Ekvivalentnapovrina koja

izmjenjuje toplotuA= Az * ( m2)

Prednja aFcF 394,7 0,65 256,55

Desna bFcF 383,35 0,65 249,18

Zadnja aFcF 394,7 0,65 256,55

Lijeva bFcF 383,35 0,65 249,18

Plafon aFbF 226,45 0,65 147,19

1782,55 1158,65

S obzirom na usvojenu vrijednost visine cF , mijenjaju se i ostale dimenzije pa nove usvojene

dimenzije kotla iznose :

bF = 12 m, aF = 11 mCF = 45 m

Tabela 12.Povrine zidovakotla (usvojene vrijednosti)

Strana FormulaUkupna povrina koja je uloitu izloena zraenju

Az ( m2)

Faktorekranisanja

Ekvivalentnapovrina koja

izmjenjuje toplotuA= Az * ( m2)

Prednja aFcF 495 0,65 321,75

Desna bFcF 540 0,65 351

Zadnja aFcF 495 0,65 321,75

Lijeva bFcF 540 0,65 351

Plafon aFbF 132 0,65 85,8

2202 1431,3


54/100


4. PRORAUN OZRAENE POVRINE

Proraun ozraene povrine je sloen i sastoji se od niza radnji koje je potrebno izvriti

da bi se tano izvrilo odreivanje rasporeda temperatura u kotlu, tj.odreivanje stvarnetemperature u loitu kotla.Potrebno je prije odrediti nepoznate vrijednosti. Zato je ovaj dioprorauna prikazan kako slijedi:

Faktor ekranisanja se rauna kao odnos povrine po cijevima odnosno :

=Ao

Az= 0,60 0,80....(57)

Relativna koordinata mjesta sa maksimalnom temperaturom rauna se kao odnos :

x =

h

H = 0,3 (po preporuci)..(58)

gdje je :hrastojanje izmeumaksimalne temperature i dna kotla

Hrastojanje izmeu plafona i dna kotla

xrelativna koordinata mjesta sa maksimalnom temperaturom i zavisi od konstante

loita i smjetaja gorionika

Koeficijent temperaturnog polja loita (M), koji zavisi od vrste loita i njegove geometrije serauna kao:

M= A + Bx .(59)

Gdje je : A; Bempirijski koeficijenti koji zavise od vrste goriva, za ugalj A=0,59; B=0,5 parnikotlovi uri str. 4.57.

Pa je koeficijent temperaturnog polja M prema izrazu (59) jednak :M= 0,74

Debljina sloja koja zrai se rauna kao :

= 3,6 = 3,65857,652202 = 9,58 .(60)

Gdje je :

Az - Ukupna, raunski ozraena povrina

VF - Zapremina loita


55/100


sdebljina sloja koji zrai

Parcijalni pritisak troatomnih gasova koji zrae se rauna:

P = PH2O W + PCO 2W + PSO 2W = 0,3511 bar.(61)Gdje je : 2 - parcijalni pritisak vodene pare

2- parcijalni pritisak ugljendioksida2 - parcijalni pritisak sumpordioksida

Pojedini pracijalni pritisci se mogu izraunati preko slijedeih izraza :

2 = 2100 = 18,8900100 = 0,1889 .(62)2 = 2100 = 16,1708100 = 0,1617 ..(63)2 = 2100 = 0100 = 0 ....(64)

Stefan Bolzmanova konstanta se odreuje iz slijedeeg izraza :

Bo =Q1

N

QoN =

657298,53

268944,9= 2,44....(65)

Gdje je : QON

=Qikoliina toplote prihvaena u isparivau (izraunato u stavci 2.7.4.)Q1

N - ukupna koliina toplote prihvaena u loitu 8izraunato u stavci 2.7.2.)

Iz tabele 4.23 str.4.185. Parni kotlovi uri usvajamo stepen crnoe loita, 972,01

.

Pa se dobija stvarna temperatura u loitu kao :

Tp1 =TFo Bo0,6

M 10,6+Bo0,6 =1458,72+273,152,440,6

0,740,9720,6+2,440,6 = 942,11 ....(66)

Gdje je : TFOteoretska temperatura u loitu (izraunato u stavci 2.8.)

BOStefan-Boltzmann-ova konstanta

Mkoeficijent temp.polja loita

1stepen crnoe loita


56/100


Koeficijent slabljenja zraenja za svijetli dio plamenase rauna kao :

kvs = 0,03 2 1 0,0016 Tp1 0,5 ch ............................................................................(67)

kvs = 0,03 2 0,972 0,0016 1215,12 0,5 30,52

2,44 = 0,56

gdje je : 1stepen crnoe loitaTp1stvarna temperature u loitu

- Odnos ugljika i vodika, tj. odnos sadraja komponenti u gorivu.

Koeficijent zraenja svijetlog dijela plamena:

vs = 1 ekvs ps = 1 0,560,3506 9,58 = 0,85..(68)

Koeficijent slabljenja zraenja za nesvijetli dio plamena:

knsv =0,8+1,6PH 2O w (10,00038 Tp 1)

S P =0,8+1,60,188910,00038 1215,12

9,580,3506 = 0,32..(69)

Koeficijent zraenja nesvijetlog dijela plamena:

nvs = 1 eknsv ps = 1 0,320,3506 9,58 = 0,66(70)

Stepen crnoe plamena (efekat stepena crnoe plamena):

F = m vs + 1m nvs = 0,8 0,85 + 1 0,8 0,66 = 0,812 ........................................(71)

Gdje je :mkoeficijent odnosa svijetlog dijela plamena u odnosu na nesvijetli (str.153 StoiTabela 14. ) i m=0,8 za spraeni ugalj.

Stepen crnoe potpuno ekranisanog loita sa sagorijevanjem u letu se rauna kao:

1 =

FF +1F

=0,812

0,812+10,8120,680,45= 0,934 ...............................................................(72)

Gdje je : 45,0 - Stepen zaprljanosti loita ekrana pri loenju ugljenim prahom, (usvojeno iz

Stoia-Parni kotlovi,tabela 15., strana 156. )


57/100


Pa se dobija korigovana temperatura :

Tp1 =TFo Bo0,6

M 10,6+Bo0,6 =1458,72+273,15

0,74 0,9340,6+2,440,6 = 950,65 Koeficijent slabljenja zraenja za svijetli dio plamenau ovom sluaju bi bio:

kvs = 0,03 2 1 0,0016 Tp1 0,5 ch== 0,03 2 0,934 0,0016 1223,65 0,5 30,52

2,44= 0,583

Koeficijent zraenja svijetlog dijela plamena:

vs = 1 ekvs ps = 1 0,583 0,3506 9,57 = 0862Koeficijent slabljenja zraenja za nesvijetli dio plamena:

knsv =0,8+1,6PH 2O W (10,00038 Tp1 )

SP =0,8+1,60,188910,00038 1223,65

9,580,3506 = 0,319

Koeficijent zraenja nesvijetlog dijela plamena:

nsv = 1 eknvs ps = 1 0,3190,3506 9,58 = 0,662Stepen crnoe plamena (efekat stepena crnoe plamena):

F = m vs + 1m nvs = 0,8 0,862 + 1 0,8 0,662 = 0,822

Stepen crnoe bi onda bio :

1 = FF +1F = 0,8220,822+10,8220,650,45 = 0,941

Pa je ozraena povrina loita:

A01 =1,761010 QoN

M1TF2 TFo3 1

M2

3 TFoTF2 12 .............................................................................(73)


58/100


A01 =1,761010 268944,9

0,740,9410,451270,481731,73 10,742 1731,721270,48 1 =3 1423,002 m2Provjera greke :

0

01

0 = 1431,3

1423,002

1431,3 < 5%..(74)

0,579 %


59/100


5.ODREIVANJE TEMPERATURE PARE NA ULAZU U PREGRIJAPARE

5.1.Temperatura pare na ulazu u pregrija pare 3

Za odreivanje temperature pare na ulazu u pregrija pare 3 potrebno je poznavatiizlazne parametre koji se odreuju na osnovu postavke zadatka.Stanje pregrijane vodene parena izlazu iz pregrijaa pare tri je:

isentalpija na izlazu iz pregrijaa pare,gdje ona na osnovu odobrenog pritiska po = 95(bar) i

temperature ts = 500 se odreuje iz i-s dijagrama i njena vrijednost iznosi 3380Qs3 = 49 938,7kW- koliina toplote prihvaena u pregrijau pare 3 (izraunato u stavci 2.7.5)

D1N = 210

kg

s- produkcija kotla (data postavkom)

Parametre dijelom pregrrijane pare na ulazu u pregrija pare 3 moemo odrediti na osnovupoznatog pritiska pare, te na osnovu slijedeeg obrasca:

IpulPP 3 = Ipiz 12 Qs3N

D1N = 3380 12 49938,7210 = 3261,09 kJkg..(75)

Te sada na osnovu poznate entalpije IpulPP 3i pritiska Po = 95(bar) moemo odrediti temperaturuna ulazu u pregrija pare tri, a to radimo viestrukom interpolacijom iz termodinamskih tablicaza vodenu paru za pregrijano podruje.

Postupak interpolacije :

= 90 = 3254 = 450

= 3281 = 460

= 100 = 3239 = 450

= 3266 = 460

= 90 3 = 1

........................................................................................(76)


60/100


3261,09 32543281 3254 =

1 450460 450

7,09

27=1 450

10

1 = 452,62

= 100 3 =2

3261,09 32393266 3239 =

1 450460 450

22,09

27= 2 450

10

2 = 458,18

= 95 = 121 .............................................................................(77)95

90

100 90 = 452,62

458,18 452,625

10 = 452,62

5,56

3 = 455,4


61/100


5.2.Temperatura pare na ulazu u pregrija pare 2

Parametri pregrijane pare na ulazu u pregrija pare dva moe se odrediti na osnovu izraza :

IpulPP 2 = IpizPP 2 12 Qs2N

D1N

= 3261,09 12 49938,7

210= 3142,18 kJ

kg

Gdje je : IpizPP 2 = IpulPP 3 = 3261,09 kJkgNa osnovu poznate entalpije IpulPP 2 i pritiska po = 95 (bar) moemo odrediti temperaturu naulazu u pregrija pare dva, a to radimo viestrukom interpolacijom iz termodinamskih tablica zavodenu paru za pregrijano podruje, isto kao prethodni postupak :

= 90 = 3114 = 400

= 3172 = 420

= 100 = 3093 = 400

= 3154

= 420

= 90 2 = 1

........................................................................................(78)

3142,18 31143172 3114 =

1 400420 400

28,18

58=1 400

20

1 = 409,71

= 100 2 =2


62/100


3142,18 30933154 3093 =

1 400420 400

49,18

61=2 400

20

2 = 416,12

= 95 = 121 .............................................................................(79)95 90

100 90 = 409,71

416,12 409,715

10 = 409,71

6,42

3 = 412,92

5.3. Temperatura pare na ulazu u pregrija pare 1

Za pregrija pare jedan uzima se ulazna temperatura kao temperatura zasienja u

bubnju za pritisak po = 95 bar (koji je dat postavkom zadatka) iz termodinamikih tablica zazasieno podruje . U bubnju kotla se odvaja parna faza od tenei samo pregrijana para ulazi uturbine gdje se dalje vri transformacija energije. Na osnovu tablica, temperature na ulazu upregrija pare jedan bi bila :

tz = tpulPP1 = 307,32 C


63/100


6. TEMPERATURA PARE NA ULAZU U MEUPREGRIJA PARE

Za odreivanje temperature vodene pare na ulazu u meupregrija pare potrebno jepoznavati izlazne parametre koji se odreuju na osnovu postavke zadatka.Stanje pregrijane

vodene pare na izlazu iz meupregrijaa pare je:

- temperature na izlazu tMPizl = 495C i pizl = 46 bar pa je entalpija na osnovu tih

parametara jednaka iMPizl= 3460

- QMP =165 375 kWkoliina toplote prihvaena u meupregrijau pare (izraunato ustavci 2.7.6.)

- D1N = 210

kg

s- produkcija kotla (data postavkom)

Parametre pregrijane pare na ulazu u meupregrija paremoemo odrediti na osnovu poznatogpritiska pare, te na osnovu slijedeeg obrasca:

IMPul = IMPiz 12 QMPN

D1N = 3460 12 165375210 = 3066,25kJkg..(80)

Sada na osnovu poznate entalpije IMPpul i pritiska pMP = 46 (bar) moemo odrediti temperaturuna ulazu u meupregrija pare, a to radimo viestrukom interpolacijom iz termodinamskihtablica za vodenu paru za pregrijano podruje.

Postupak interpolacije :

= 45 = 3049 = 340 = 3075 = 350

= 50 = 3036 = 350

= 3090

= 360


64/100


= 45 = 1

........................................................................................(81)

3066,25 30493075 3049 =

1 340350 340

17,2526

kotlovi gr

Documents