Generator pare: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
m nadopunio vrste generatora pare |
m Podjela generatora pare nadopunio |
||
Redak 4:
[[Datoteka:Vodocijevni kotao 2009..jpg|mini|300px|desno|[[Parni bubanj]] [[Vodocijevni kotao|vodocijevnog kotla]] težak 270 [[tona]].]]
[[Datoteka:Generator pare 2009..JPG|mini|300px|desno|Postavljanje snopa isparivačkih cijevi generatora pare.]]
[[Datoteka:HMS Belfast - Boiler diagram.svg|mini|300px|desno|Trodomni [[vodocijevni kotao]] s tri doma (gore je [[parnji bubanj]] a dolje su dva vodna bubnja) i prirodnim kruženjem vode.]]
[[Datoteka:Single drum boiler.gif|mini|300px|desno|[[Vodocijevni kotao]] s jednim domom ([[parni bubanj]]) i prirodnim kruženjem vode.]]
[[Datoteka:Kotao_lokomotive.jpg|mini|300px|desno|Prikaz rada [[Vatrocijevni kotao|vatrocijevnog kotla]] [[parna lokomotiva|parne lokomotive]].]]
[[Datoteka:ZylKessel2007.JPG|mini|300px|desno|[[Škotski kotao]].]]
[[Datoteka:Babcock and Wilcox boiler (Heat Engines, 1913).jpg|mini|300px|desno|Sekcijski generator pare tvrtke "Babcock & Wilcox".]]
'''Generator pare''' ili '''parni kotao''' je [[kotao]] koji služi za proizvodnju [[vodena para|vodene pare]] određenog [[tlak]]a i [[temperatura|temperature]], koja služi kao radni [[fluid]] za pogon [[parna turbina|parnih turbina]] (za proizvodnju [[električna energija|električne energije]] u [[termoelektrana]]ma, za pogon velikih [[brod]]ova, za pogon [[parna lokomotiva|parnih lokomotiva]] i drugo), te za prijenos [[toplina|toplinske energije]] za razne pomoćne uređaje (za [[grijanje]] na primjer). Današnjim [[konstrukcija]]ma primjereniji je naziv generatori pare (posebno ako [[para]] ima veći tlak od 22 [[Bar (jedinica)|bara]]) umjesto parni kotlovi. <ref> [http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_teh_term_energ/katedra4/energetska_postrojenja/10.pdf] "Projektiranje termoenergetskih postrojenja", Prof. dr. sc. Z. Prelec, www.riteh.uniri.hr, 2012.</ref>
Line 64 ⟶ 69:
* generatori pare s prirodnim kruženjem napojne vode,
* generatori pare s prisilnim kruženjem napojne vode (optočno ili protočno kruženjem).
=== Vatrocijevni kotlovi ===
{{Glavni|Vatrocijevni kotao}}
Vatrocijevni ili dimnocijevni kotlovi su [[kotao|kotlovi]] u kojima u [[cijev]]i ili cijevima struje vrući plinovi izgaranja. Vatrocijevni kotao je prvi proizveden, te je imao vrlo široku primjenu tijekom [[industrijska revolucija|industrijske revolucije]]. Ovaj tip kotla ugrađivao se na sve parne [[lokomotiva|lokomotive]], a vrlo široku primjenu je imao i na [[brod]]ovima. Danas, oni imaju primjenu uglavnom kao niskotlačni kotlovi, u sustavima [[grijanje|grijanja]] ili kao pomoćni kotlovi u većim postrojenjima.
U upotrebi kod nas se uvriježio naziv [[Škotski kotao]] za sve tipove vatrocijevnih kotlova, iako je Škotski kotao samo jedna od izvedbi vatrocijevnog kotla.
=== Vodocijevni kotlovi ===
{{Glavni|Vodocijevni kotao}}
Vodocijevni kotao je vrsta [[kotao|kotla]] kod kojeg [[voda]] kruži unutar [[cijev]]i, a oko cijevi struje [[dim]]ni [[plin]]ovi ili su pak cijevi izložene [[vatra|vatri]]. Vodocijevni kotao je kotao koji se danas upotrebljava kod većine zahtijevnijih parnih postrojenja, s većim [[tlak]]ovima i sustavom pregrijane pare. Konstrukcija ovog tipa kotla je složenija od vatrocjevne, te se uglavnom ne upotrebljava za male veličine kotlova.
=== Cilindrični generatori pare ===
{{Glavni|Škotski kotao}}
Cilindrični generatori pare najstarije su konstrukcije parnih kotlova, a uglavnom su se koristili za [[brod]]ske uvjete rada. Izvedbe su im bile uglavnom vatrocijevne ili kombinirane (vatrocijevne / vodocijevne). Osnovni im je nedostatak velik sadržaj vode, zbog čega su prestavljali znatnu opasnost od [[eksplozija|eksplozije]], jer se naglo mogla osloboditi velika količina akumulirane topline. Osim toga, sporo su se dovodili pod radni [[tlak]] koji zbog konstrukcije nije mogao biti visok, obično je bio manji od 15 [[Bar (jedinica)|bara]], a imali su i prilično loše kruženje vode. Konstrukcija im je masivna, kruta i glomazna. Ali prednost je bila da su manje bili osjetljivi na [[Kakvoća vode|kakvoću vode]], bili su jednostavni i elastični kod naglih promjena opterećenja. U početku su bili loženi kvalitetnim vrstama [[ugljen]]a, a kasnije su izvedbe prilagođene korištenju tekućeg goriva. Temperature pregrijanja bile su u granicama od 250 do 300 [[Celzij|°C]] (najviše 350 °C).
=== Sekcijski generatori pare ===
Prvi i glavni proizvođač ovakvih konstrukcija bila je tvrtka “Babcock & Wilcox”, a najveći broj ih je izgrađen između [[Prvi svjetski rat|Prvog]] i [[Drugi svjetski rat|Drugog svjetskog rata]]. Danas se još primjenjuju, ali se takvi, kao nove jedinice, više ne izrađuju. Učinak im je bio od 3 do 10 [[kilogram|kg]]/[[sekunda|s]] [[para|pregrijane pare]], radni tlakovi od 10 do 50 bara i temperature pregrijanja od 300 do 475 °C. Najčešće su se dvije ili četiri takve zrcalno simetrične jedinice ugrađivale na trgovačkim i putničkim [[brod]]ovima, dok su se za ratne brodove rjeđe upotrebljavali. Prednost im je jednostavnost konstrukcije, pouzdanost u pogonu, te pristupačnost za pregled i [[održavanje]]. Nedostatak im je prilično velika [[masa]] ugrađenog [[materijal]]a, osjetljivost na poremećaje u [[volumni protok|protoku]] vode prilikom promjena opterećenja i osjetljivost kod kretanja u pogon zbog neravnomjernih [[Toplinsko istezanje|toplinskih istezanja]] (dilatacija) različitih materijala, zbog čega je potrebno postupno i duže zagrijavanje.
=== Trodomni generatori pare ===
Trodomne generatore pare ili generatore pare s 3 ili 4 [[parni bubanj|parna]] i vodna bubnja uglavnom je proizvodila engleska tvrtka “Yarrow” i počeli su se upotrebljavati nakon Prvog svjetskog rata, posebno na brodovima [[Ratna mornarica|ratne mornarice]]. To su vodocijevni generatori pare uglavno s jednim parnim bubnjem gore, te s dva vodna bubnja dolje, povezana s ravnim cijevima. Zbog toga im je osnovni nedostatak bila poteškoće s [[Toplinsko istezanje|toplinskim istezanjem]] samih cijevi. Zbog toga novije konstrukcije imaju zakrivljeni snop isparivačkih cijevi radijalno spojene na bubnjevima. Izvodili su se najčešće s dvoprolaznim dimnim kanalima, a u jednom je smješten [[pregrijač|pregrijač pare]]. Imali su učinak od 3 do 14 kg/s pregrijane pare, radne tlakove do 40 bara i temperaturu pregrijanja do 450 °C.
=== Vodocijevni generatori pare tipa Integral ===
Vodocijevni generatori pare tipa Integral je možda najčešće korištena vrsta generatora pare, posebno za [[brod]]ski pogon. To su vodocijevni generatori pare s dva parna bubnja i strmo (ili koso) položenim isparivačkim cijevima. Imaju ložište u obliku zaslona, a kao naknadne ogrjevne površine ugrađuju se [[predgrijač zraka]] i [[zagrijač vode]]. [[Pregrijač|Pregrijač pare]] smješten je između prvog i drugog snopa [[Konvekcija|konvektivnog]] isparivača. Generator pare ima dvostruku oplatu, između koje prolazi zrak prije ulaska u ložište. Na taj način se smanjuju debljina i gubici [[Toplinsko zračenje|zračenja topline]] u okolinu. Parni bubanj opremljen je unutarnjom opremom za djelotvorno odvajanje kapljica vode od izlazne pare, koja se sastoji od [[Ciklonsko odvajanje|ciklonskog odvajača]] i perforirane parne oduzimne cijevi. Učinkovito kruženje vode omogućeno je silaznim cijevima koje povezuju vodni prostor parnog bubnja, te vodni bubanj i donje sabirnice vode. Uzlazne cijevi do parnog bubnja su snop isparivačkih cijevi. Imaju učinak od 5,5 do 22,5 kg/s pregrijane pare, radne tlakove do 40 do 80 bara i temperaturu pregrijanja do 450 °C do 510 °C. Temperatura [[napojna voda|napojne vode]] najčešće je od 150 do 200 °C, a temperatura izlaznih dimnih plinova u granicama od 170 do 190 °C.
=== Generatori pare bez konvektivnog isparivačkog snopa cijevi ===
Zahtjevi za što većim učinkom, te višim tlakovima i temperaturama pregrijane pare doveli su do novih [[konstrukcija]]ma generatora pare, posebno generatora pare bez konvektivnog isparivačkog snopa cijevi, koji imaju krovno smještene gorionike i isparivače bez klasičnog [[konvekcija|konvektivnog]] snopa cijevi. Ova vrsta generator pare se dosta ugrađuje na velikim [[tanker]]ima uz kombinaciju s jednim manjim pomoćnim generatorom pare. Ložište je u obliku [[zaslon]]a (ekransko) i najčešće membransko. U obliku zaslona je i drugi dimni prolaz u kojem su naknadne ogrjevne površine ([[pregrijač]] pare, međupregrijač i cijevni [[zagrijač vode]]). Na izlazu dimnih plinova ugrađuje se [[predgrijač zraka]], najčešće regenerativnog tipa (tip ''Ljungström'').
Isparivač čine zaslonske cijevi ložišta i cijevi drugog dimnog prolaza. Dakle, nema klasičnog konvektivnog snopa isparivačkih cijevi, pa se [[toplina]] isparivaču uglavnom predaje [[toplinsko zračenje|zračenjem]]. Konstrukcija cijevi u obliku zaslona ima znatnu prednost zbog relativno niske temperature vanjske stijene koju treba [[toplinska izolacija|toplinski izolirati]], što omogućuje jednostavnu toplinsku izolaciju ([[mineralna vuna]]), elastičnost u pogonu i brz dovod u radne uvjete pri kretanju iz hladnog stanja. Imaju učinak do 35 kg/s pregrijane pare, radne tlakove do 80 bara i temperaturu pregrijanja do 515 °C. Temperatura izlaznih dimnih plinova je do 115 °C, čime se postiže vrlo visok [[stupanj iskorištenja]] (do 94%).
=== Generatori pare tipa D ===
Tvrta "Foster-Wheelers" razvila je moderne konstrukcije generatora pare na osnovu tipa D, pa postoje tipovi ESD I, ESD II, ESD III, ESD IV i ESRD. Sastoje se od parnog i vodnog bubnja, koji su povezani snopovima konvektivnih isparivačkih cijevi. Ložište je zaslonsko (ekranizirano), osim sa strane gorionika gdje je obloženo vatrostalnom izolacijom. Pregrijač pare smješten je između prvog i drugog snopa isparivača, a izveden je kao snop cijevi u obliku slova “U”. Prvi konvektivni snop cijevi sastoji se od triju redova okomito smještenih cijevi većeg [[promjer]]a, koje, između ostalog, imaju ulogu da štite cijevi pregrijača od izravnog zračenja [[plamen]]a iz ložišta. Uobičajena svojstva generator pare tipa D su učinak od 10 do 15 kg/s pregrijane pare, radni tlakovi od 40 do 70 bara i temperatura pregrijane pare od 450 do 500 °C.
=== Generatori pare s međupregrijačem ===
Generatori pare s velikim učinkom, te visokom temperaturom i tlakom, izgrađuju se s međupregrijačem, čime se postiže bolji toplinski [[stupanj iskoristivosti]] cijelog parnog sustava, a ujedno se smanjuje [[vlažnost]] pare u posljednjim stupnjevima [[parna turbina|parne turbine]].
=== Generatori pare na ispušne dimne plinove ili utilizatori ===
Na [[brod]]ovima s [[Motor s unutarnjim izgaranjem|motornim pogonom]] potreba za toplinskom energijom (vrela voda, niskotlačna para) danas se najčešće zadovolja iskorištavanjem osjetne topline ispušnih dimnih plinova iz glavnih motora, čime se ujedno poboljšava ukupni toplinski stupanj iskoristljivosti cjelokupnog pogona. Temperatura ispušnih dimnih plinova iz motora je od 280 °C do 340 °C kod dvotaktnih [[Dizelski motor|diesel motora]], odnosno 370 °C do 420 °C kod srednjehodnih četverotaktnih diesel motora (s napomenom da je količina dimnih plinova četverotaktnih motora iste snage približno dvostruko manja nego kod dvotaktnih motora). Iz toga je vidljiva prikladnost i opravdanost rekuperacije osjetne topline ispušnih dimnih plinova iz motora s pomoću utilizatora koji se, ovisno o učinku, načinu ugrađivanja, načinu povezivanja i namjeni, izvode različito.
== Izvori ==
| |||