Opis urządzenia kotłowego
Główne elementy urządzenia kotłowego. Podstawową częścią każdej siłowni parowej jest urządzenie kotłowe, zwykle nazywane wprost kotłem parowym. Właściwy kocioł jest to naczynie zamknięte, w którym pod działaniem ciepła woda, zmienia się w parę wodną o ciśnieniu wyższym od atmosferycznego, użytkowaną na zewnątrz kotła. Ciepło potrzebne do wytwarzania pary uzyskuje się wskutek spalarnia paliwa w palenisku. Gorące gazy spalinowe unoszą ciepło z paleniska i płyną wzdłuż, tzw. powierzchni ogrzewalnej kotła, której oddają ciepło, ogrzewając wodę w kotle i powodując jej parowanie.
Wytwarzanie pary w kotle jest więc związane z trzema zjawiskami: ze spalaniem paliwa, wymianą energii w postaci ciepła oraz parowaniem wody. Kocioł powinien być stale zasilany wodą, paliwem i powietrzem. Produktem głównym kotła jest para wodna o określonym ciśnieniu, produktami ubocznymi, które należy usuwać, są spaliny, popiół i żużel.
W skład nowoczesnego urządzenia kotłowego wchodzą następujące główne elementy:
1. Parownik, zbudowany w postaci jednego lub kilku cylindrycznych naczyń stalowych, zwanych walczakami, albo z układu rur. W parowniku tworzy się para. mokra nasycona o znacznym stopniu suchości.
2. Palenisko, którego zadaniem jest możliwie zupełne spalanie doprowadzonego paliwa z udziałem powietrza jednocześnie doprowadzanego do paleniska. Budowa paleniska zależy od rodzaju paliwa i od budowy kotła.
Z paleniskiem związane są: urządzenie zasilające je paliwem; ruszt, na którym leży spalane paliwo stałe; palniki do spalania paliwa ciekłego, guzowego lub pyłowego; urządzenie doprowadzające powietrze potrzebne do spalania: komora paleniskowa; wewnątrz której następuje spalanie części lotnych oraz paliw ciekłych, gazowych i pyłowych; urządzenie do usuwania popiołu i żużla; urządzenie do obsługi i czyszczenia paleniska; obmurze tworzące obudowę paleniska kotła i kanałów spalinowych; izolacja cieplna.
3. Przegrzewacze pary i podgrzewacze wody d powietrza, których rolę poznamy później.
Oprócz wymienionych elementów urządzenia kotłowego wchodzą w jego skład również inne urządzenia pomocnicze potrzebne do pracy kotła, jak urządzenie do wytwarzania ciągu, do zasilania kotła wodą i paliwem, do usuwania popiołu i żużla, do oczyszczania wody zasilającej i spalin, osprzęt, armatura, aparatura kontrolno-pomiarowa : automatyka.
Parametry techniczne. Podstawowymi wielkościami, które charakteryzują każdy urządzenie kotłowe, są: wydajność kotła, ciśnienie i temperatura pary, natężenie powierzchni ogrzewalnej i sprawność kotła.
Wydajnością kotła nazywamy ilość pary wytworzonej w ciągu godziny. Wydajność kotła oznaczamy literą D, wyrażamy w kg/h lub t/h i mierzymy za pomocą paromierza. Zawiera się ona w szerokich granicach od kilkudziesięciu kg/h w bardzo małych kotłach, do ok. 3000 t/h w kotłach największych.
Ciśnienie p pary zawiera się również w szerokich granicach: od 0,5 at nadciśnienia w małych kotłach centralnego ogrzewania, aż do350 at w wysokoprężnych kotłach specjalnych. Temperatura t pary sięga od niewiele ponad 100C aż do 550700C dla pary wysoko przegrzanej.
Powierzchnią ogrzewalną kotła nazywamy powierzchnię ścian kotła z jednej strony ogrzewaną spalinami, a z drugiej strony omywaną wodą Powierzchnię tę mierzy się po stronie spalin; oznacza literą H i wyraża w m2. powierzchni ścian podgrzewaczy i przegrzewaczy nie zalicza się do powierzchni ogrzewalnej kotła. Powierzchnia ogrzewalna najmniejszych kotłów centralnego ogrzewania wynosi kilka metrów kwadratowych, a w największych kotłach energetycznych dochodzi do około 20 000 m2.
Natężenie powierzchni ogrzewalnej (D/H) jest to stosunek wydajności: kotła do jego powierzchni ogrzewalnej `i wyraża się liczbą kg pary wytworzonej w ciągu 1 h z 1 m2 powierzchni ogrzewalnej kotła.
Natężenie powierzchni ogrzewalnej charakteryzuje jej wykorzystanie a zależy głównie od konstrukcji paleniska i kotła, jak również od rodzaju paliwa oraz od warunków pracy urządzenia kotłowego. Zawiera się ona w granicach od 8 kg/m2 h w małych kotłach o prymitywnej budowie do 150 kg/m2•h w dużych kotłach opromieniowanych, opalanych pyłem węglowym, a przekracza nawet 600 kg/m2 • h w kotłach specjalnych. Przy obliczaniu natężenia powierzchni ogrzewalnej wydajność kotła należy przeliczyć na tzw. Parę normalną ,.tj. parę suchą nasyconą o ciśnieniu 1 at nadciśnienia i entalpii ok. 640 kcal/kg.
W sposób przybliżony możną ocenić jakość procesu wytwarzania pary w kotle, obliczając tzw. wielokrotność odparowania D/B(odparowalność kotła). Jest to stosunek wydajności kotła (przeliczonej na parę normalną) do ilości B kg węgła spalonego w ciągu godziny (przeliczonego na paliwo umowne). Wielokrotność odparowania wyraża, ile kg pary otrzymuje się w kotle przez spalanie 1 kg węgla, i wynosi zwykle 59 kg/kg .
Najściślejszą ocenę pracy kotła uzyskuje się przez wyznaczenie jego sprawności. Z energii dostarczonej do paleniska w postaci energii chemicznej paliwa tylko część przechodzi do wytworzonej pary, a reszta zostaje rozproszona w otoczeniu jako tzw. straty cieplne w kotle.
Sprawnością η kotła nazywamy stosunek ilości ciepłą wyzyskanego użytecznie na wytworzenie w kotle pary - do całkowitej ilości energii dostarczonej do paleniska w postaci energii chemicznej paliwa
gdzie: D - wydajność kotła w kg/h;
i - entalpia pary pobieranej z kotła w kcal/kg;
iw -entalpia wody zasilającej kocioł w kcal/kg;
B -zużycie paliwa w ciągu godziny w kg/h;
Qd - wartość opałowa. paliwa w kcal/kg.
Sprawność kotłów parowych zawiera się w szerokich granicach zależnie od konstrukcji, staranności wykonania i obsługi kotła oraz od jego obciążenia i wynosi 0,500,70 w małych i prymitywnych urządzeniach kotłowych, 0,700,85 w urządzeniach większych z paleniskiem mechanicznym oraz 0,850,94 w urządzeniach dużych. Sprawność egzergetyczna kotłów parowych wynosi 0,400,60 d może być powiększona przez podwyższenie ciśnienia i temperatury produkowanej pary.
Klasyfikacja kotłów parowych. Pod względem ciśnienia pary możemy podzielić .kotły na cztery rodzaje:
1 - kotły niskoprężne - do 15 at nadciśnienia;
2 - kotły średnio prężne - do 40 at nadciśnienia;
3 - kotły wysokoprężne - do 150 at nadciśnienia;
4 - kotły na najwyższe ciśnienia - ponad 150 at nadciśnienia. Ze względu na przeznaczenie rozróżniamy następujące trzy grupy kotłów parowych:
1 - kotły ogrzewnicze - o wydajności do 2 t/h, wytwarzające parę nasyconą o ciśnieniu do 3 at nadc,
2 - kotły przemysłowo-ogrzewnicze - o wydajności do 10 t/h wytwarzające parę nasyconą lub lekko przegrzaną o ciśnieniu nie przekraczającym 15 at, używaną w przemyśle do celów technologicznych i ogrzewniczych,
3 - kotły energetyczne - tj. kotły średnio i wysokoprężne, o dużej wydajności (ponad 10 t/h), wytwarzające parę wysoko przegrzaną do napędu silników parowych, głównie w elektrowniach cieplnych możemy również podzielić kotły na: 1) stałe (nieruchome) i 2) ruchome - lokomobilowe, parowozowe, okrętowe, samochodowe.
Ze względu na cechy konstrukcyjne rozróżniamy następujące rodzaje kotłów parowych: 1 - walczakowe, 2- płomienicowe; 3- kombinowane, 4- wodnorurkowe (opłomkotwe), 5- specjalne .
Symbole kotłów najczęściej używanych w kraju: SR - kocioł sekcyjny z paleniskiem rusztowym, OR- kocioł opromieniowany z paleniskiem rusztowym, OP - opromieniowany z paleniskiem pyłowym, OG - z paleniskiem gazowym; OO- z paleniskiem olejowym, OKR - opromieniowany z powierzchnią konwekcyjną, z paleniskiem rusztowym, OPC –opromieniowany z paleniskiem pyłowym, z cyklonem, OPP - przepływowy ż paleniskiem pyłowym, PLM - kocioł parowy typu La Monta, W- kocioł wodny.
Pierwsza liczba przy symbolu kotła oznacza jego wydajność w t/h, druga - nadciśnienie pary m at, trzecia - temperaturę pary przegrzanej i wC.
Budowa kotłów w Polsce. W związku z olbrzymim rozwojem przemysłu nastąpiło w naszych siłowniach przejście od niskich parametrów pary do wysokich rzędu 160 at ciśnienia i 540C temperatury .
Szerokie zastosowanie wysokich parametrów pary i nowoczesnych, wydajnych kotłów daje poważne oszczędności paliwa i umożliwia znaczne rozszerzenie produkcji energii elektrycznej. Przemysł kotlarski rozwinął produkcję nowoczesnych; wysokosprawnych kotłów parowych o zmechanizowanej regulacji pracy. Istotne znaczenie w rozwoju budowy kotłów w Polsce miały projekty nowoczesnych kotłów otrzymane z Rosji, jak również dostarczone urządzenia podstawowe i pomocnicze oraz pomoc fachowców ułatwiających montaż i rozruch urządzeń. Obecnie budujemy już niemal wszystkie nowoczesne typy kotłów parowych, a przemysł ten ciągle się rozwija. Przodującą rolę w budowie kotłów parowych w Polsce odgrywa dziś Fabryka Kotłów w Raciborzu. Tu produkuje się nowoczesne kotły stromorurkowę o ciśnieniu pary 110162 at. Tu powstały również .największe na świecie kotły na pył z węgla brunatnego dla elektrowni w Turoszowie.
Bilans cieplny kotła
Straty cielne. Praktycznie nieuniknione straty energii w postaci ciepła dostarczonej do paleniska kotła można podzielić na następujące grupy.
1. Strata popielnikowa powstająca wskutek tego, że część paliwa nie spalona przesypuje się pomiędzy rusztowinami do popielnika. Strata ta jest dość znaczna przy miale nie sortowanym oraz na rusztach częściowo zużytych lub nie dostosowanych do drobnych sortymentów węgla.
Wewnątrz żużla znajduje się często zapieczony koks, który nie zdążył się całkowicie spalić i również powoduje stratę ciepła. Rozżarzone popiół i żużel, przechodząc do popielnika, unoszą z sobą .nieznaczną ilość ciepła, która także stanowi część straty popielnikowej . Strata popielnikowi wynosi zwykle 18% wartości opałowej paliwa, a przy miale zwiększa się do 512%.
2. Strata wskutek niezupełnego spalania polegająca na tym, że w spalinach znajdują się jeszcze gazy palne (CO, CH4,H2).
Stratę wskutek niezupełnego spalania można zmniejszyć, stosując dostateczny nadmiar powietrza, dużą komorę paleniskową, dobre wymieszanie paliwa z powietrzem, właściwą regulację dopływu powietrza do paleniska i doprowadzenie ponad warstwę paliwa powietrza dodatkowego (wtórnego). Strata niezupełnego spalania wynosi zwykle 0,53%.
3. Strata kominową - wiążąca się z dość wysoką temperaturą spalin, które uchodzą do komina i unoszą z sobą znaczną ilość nie wykorzystanego ciepła. Strata kominowa, największa spośród wszystkich strat ciepła w kotle, rośnie ze wzrostem ilości spalin i ich temperatury (w czopuchu). Ilość spalin, a więc i współczynnik nadmiaru powietrza, powinny być zatem możliwie małe, takie jednak, żeby nie wywołać zbyt dużej straty niezupełnego spalania. Należy również możliwie zmniejszyć zasysanie zbędnego powietrza z otoczenia przez nieszczelność obmurza. W kotłach o dużej wydajności, zaopatrzonych w podgrzewacze wody i powietrza, strata kominowa wynosi 612%, w kotłach bez podgrzewaczy dochodzi do 20%, a niekiedy nawet do 30% wartości opałowej paliwa.
4. Strata w koksiku i sadzy. Koksikiem nazywa się drobne cząstki węgla, które zostają porwane silnym ciągiem z paleniska w stronę komina, a przelatując przez obszar wysokiej temperatury wydzielają części lotne i ulegają skoksowaniu. Duża ilość koksiku występuje przy opalaniu kotłów miałem z węgla chudego oraz niedokładnie zmielonym i wysuszonym pyłem węglowym; przy silnym ciągu sztucznym. Brata w koksiku wynosi 0,56%, a niekiedy dochodzi do 10/a.
Sadza powstaje jako produkt niezupełnego spalania węglowodorów, które wchodzą w skład części lotnych paliwa. Przyczyną powstawania sadzy jest niedostateczna ilość powietrza lub zbyt miska temperatura w palenisku. Strata wskutek powstawania sadzy wynosi zwykle 0,53%.
5. Strata wskutek przewodzenia i promieniowania polegająca na tym, że pomimo zastosowania w obmurzu kotła materiałów ciepłochronnych część ciepła z paleniska i gorących części kotła przedostaje się na zewnątrz. Wartość straty przewodzenia i promieniowania w małych kotłach wynosi 510%, w kotłach średnich 25%, a w dużych 0,52%.
Bilans cieplny.
Wszystkie wymienione straty ciepła w kotle wyraża się zwykle w procentach i odnosi do wartości opałowej paliwa, tj. do cieple, które można uzyskać w palenisku przez zupełne spalenie 1 kg paliwa. Tę ilość ciepła traktuje się jako 100%. Odejmując od 100% ogólną sumę strat ciepła w kotle, otrzymamy sprawność kotła również wyrażoną w procentach. Szczegółowe zestawienie ilości ciepła otrzymanej w palenisku przez spalenie 1 kg paliwa, jego zużycia na wytwarzanie pary oraz strat z tym związanych nazywamy bilansem cieplnym kotła.
Ogólne wiadomości o paleniskach
Klasyfikacja palenisk. Zadaniem paleniska jest możliwie zupełne i całkowite spalenie doprowadzonego paliwa z udziałem powietrza, jednocześnie doprowadzanego do paleniska. Konstrukcja paleniska zależy od czterech czynników: od rodzaju paliwa i sposobu jego spalania, oraz od wydajności kotła i jego konstrukcji.
Ze względu na rodzaj paliwa rozróżniamy paleniska: 1 - na paliwo stałe, 2 - na pył węglowy i drobno zmielony węgiel, 3 - na paliwo ciekłe, 4 - na paliwo gazowe.
Zależnie od sposobu spalania dzielimy paleniska na:
1 - warstwowe, czyli rusztowe o spalaniu warstwowym, służące do spalania .paliw stałych;
2 - komorowe, czyli palnikowe o spalaniu przestrzennym, służące do spalania paliw ciekłych, gazowych, pyłu węglowego i drobno zmielonego węgla.
W palenisku warstwowym warstwa paliwa spala się na ruszcie. Powietrze potrzebne do spalania płynie od dołu przez szczeliny w ruszcie i przez warstwę płonącego paliwa.. W palenisku komorowym spalające się cząstki paliwa poruszają się razem ze strumieniem powietrza i spalin, muszą więc być bardzo lekkie i drobne. Olbrzymia powierzchnia ogólna cząstek zapewnia bardzo szybki przebieg spalania.
Zależnie od rodzaju obsługi rozróżniamy:
1 - paleniska obsługiwane ręcznie, stosowane w kotłach o małej wydajności (do 6 t pary na godzinę);
2 - paleniska półmechaniczne, stosowane w kotłach nieco większych w celu częściowego odciążenia palacza;
3 - paleniska mechaniczne o całkowicie zmechanizowanej obsłudze, stosowane w kotłach o średniej {powyżej 6 t/h) i dużej wydajności. Parametry techniczne. Palenisko kotłowe charakteryzują następujące wielkości podstawowe (parametry techniczne): powierzchnia rusztu i jego natężenie oraz sprawność paleniska.
Powierzchnia rusztu (mierzoną w m2 i oznaczaną literą R) nazywamy całkowitą powierzchnię górnej płaszczyzny rusztu, znajdującą się w palenisku, pokrytą warstwą paliwa i mającą szczeliny do przepływu powietrza.
Natężeniem rusztu B/R nazywamy stosunek godzinowego zużycia paliwa B do powierzchni rusztu R. Wielkość ta wyraża, ile kg paliwa może być spalone w ciągu 1 h na 1 m2 powierzchni rusztu. Zależy ona od rodzaju paleniska i paliwa oraz od stopnia obciążenia rusztu: jest tym większa, im silniejszy jest ciąg, im mniejsza wartość opałowa paliwa, im grubsza jego warstwa na ruszcie oraz im większy stopień obciążenia rusztu.
Natężenie rusztu
Paliwo Rodzaj paleniska Natężenie rusztu R/B kg/(m2•h).
Węgiel kamienny ruszt nieruchomy z obsługą ręczną 60125
Węgiel kamienny ruszt taśmowy z podmuchem bezstrefowym 70150
Węgiel kamienny ruszt taśmowy z podmuchem strefowym 130300
Węgiel kamienny ruszt podsuwowy z podmuchem 130300
Węgiel brunatny ruszt schodkowy 170350
Węgiel brunatny(brykiety) ruszt taśmowy 100200
Torf palenisko szybowe 110250
W tabl. podano natężenie rusztu dla różnych rodzajów paliwa i różnych palenisk w granicach od wartości najmniejszych do największych. Wartości najmniejsze dotyczą normalnego obciążenia rusztu, które odpowiada pracy kotła przy największej sprawności. Wartości największe można osiągnąć przy wzmożonej trwałej pracy. kotła, lecz przy zmniejszonej sprawności.
Paleniska rusztowe
Rozpatrzymy następujące paleniska rusztowe:
I - obsługiwane ręcznie lub półmechanicznie paleniska rusztem nieruchomym: 1 - płaskim poziomym, 2 - paleniskiem pochyłym i 3 schodkowym.
II - paleniska mechaniczne z rusztem ruchomym: 1 - taśmowym (posuwowym), 2- wstrząsanym.
Palenisko z poziomym rusztem płaskim. Jest to najprostszy rodzaj paleniska obsługiwanego ręcznie, stosowanego w kotłach płomienicowych, kombinowanych i małych wodnorurkowych niemal na wszystkie, rodzaje paliwa stałego. Rys. 1 przedstawia palenisko z nieruchomym rusztem płaskim poziomym, wbudowane jako palenisko wewnętrzne kotła płomienicowego.
Rys.1. Palenisko wewnętrzne z nieruchomym płaskim rusztem poziomym, obsługiwane ręcznie
1 – rusztowiny, 2 – 1belka rusztowa, 3 - płyta ogniowa, 4 - przewał (próg ogniowy), 5- sklepienie ochronne, 6 - drażek regulacji powietrza wtórnego, 7 - rączka drzwiczek popielnika (regulacja ciągu), 8 - drzwiczki ogniowe, 9 - drzwiczki popielnika, 10 - osłona przeciw żarowa drzwiczek
Ruszt poziomy składa się z rusztowin 1 leżących swobodnie na belkach rusztowych 2. Ruszt znajduje się na wysokości 0,75 m mad podłogą stanowiska palacza i jest nie znaczenie pochylony ku tyłowi, co ułatwia obserwację i obsługę rusztu. Przed rusztem mieści się płyta ogniowa (przed rusztowa) 3, która oddziela ruszt od drzwiczek, oraz płyta czołowa zamykająca palenisko od przodu, w której znajdują się drzwiczki ogniowe 8 i drzwiczki popielnika 9. Na końcu rusztu znajduje .się żeliwny przewal (próg ogniowy) 4, który zapobiega przedostawaniu się paliwa poza ruszt i wywołuje ruch burzliwy i przemieszanie się gazów palnych z powietrzem. Między rusztowinami znajdują się szczeliny umożliwiające przepływ powietrza potrzebnego do spalania oraz przesypywanie się popiołu do popielnika. Powietrze dopływa od dołu przez drzwiczki popielnika: W celu lepszego spalania gazów palnych doprowadza się do paleniska przez próg ogniowy podgrzane powietrze wtórne. Najłatwiejsze do czyszczenia są rusztowiny proste. Przekrój rusztowin zwęża się ku dołowi, ażeby ułatwić przesypywanie żużla i popiołu do popielnika. Szerokość szczelin między rusztowinami jest tym mniejsza,. im mniejsze są kawałki paliwa i im mniejsza jest skłonność do tworzenia żużla. Przy spalaniu miału węglowego stosuje się rusztowiny ze szczelinami wężykowatymi i jodełkowymi albo ruszt płytkowy z otworami (dyszami) o średnicy 24 mm. Ruszt ten wymaga stosowania podmuchu.
Przy układaniu rusztowin na belkach rusztowych zostawia się luz na ich wydłużanie i rozszerzanie się pod wpływem ciepła. Aby rusztowiny nie przepalały się zbyt szybko, powinny być chłodzone. Dokonuje tego powietrze, które przepływa przez szczeliny.
Palenisko z płaskim rusztem poziomym jest okresowo zasilane paliwem ręcznie przez palacza, który powinien dbać o to, żeby warstwa paliwa na ruszcie miała możliwie jednakową grubość. Przez „dziury" w warstwie paliwa przepływa za dużo powietrza, co studzi komorę paleniska i zwiększa stratę kominową, a przez miejsca zbyt grube przepływa za mało powietrza, co zwiększa stratę niezupełnego spalania, Należy narzucać paliwo w małych ilościach, jak najkrócej otwierając drzwiczki, aby zimne powietrze nie ostudziło kotła. Po zaobserwowaniu nierównomiernego spalania się paliwa na ruszcie należy poruszyć warstwę paliwa. Co 24 godz. oczyszcza się ruszt z żużla.
Rys.2. Urządzenie do mechanicznego narzucania węgla
1 - kosz węglowy, 2 - osłom podajnika, 3 węgiel, 4 - podajnik łopatkowy, 5 - ściana odchylna, 6 - osłona wyrzutnika, 7 - wirnik wyrzutnika, 8 - klapa odbojowa, 9 - drzwiczki paleniskowe
Powierzchnia płaskiego rusztu poziomego dochodzi w ruszcie zdwojonym do 5 m2, długość rusztu - do 2,5 m.
Rysunek 2 przedstawia urządzenie do mechanicznego narzucania węg1a, przymocowane do płyty czołowej paleniska. Węgiel z kosza 1, który znajduje się przed kotłem i napełnia się mechanicznie większymi porcjami, przesypuje się do podajnika 4, którego łopatki przy ciągłym, bardzo wolnym obrocie podają niewielkie porcje węgla na wirnik wyrzutnika 7. Wirnik wykonuje 300=600 obr/min i swymi łopatkami wrzuca węgiel do paleniska. Zasięg rzutu reguluje położenie klapy odbojowej 8, od której odbija się węgiel. Aby zapewnić równomierne narzucanie na całej długości rusztu, klapa wykonuje ruch wahadłowy. Nowsza konstrukcja urządzenia mechanicznego ma zamiast wyrzutnika obrotowego klapę wahadłową, która wykonuje ok. 10 rzutów na minutę ~i znacznie oszczędniej gospodaruje węglem. Urządzenie mechaniczne usuwa potrzebę otwierania drzwiczek paleniska, zapewnia równomierne narzucanie węgla w małych dawkach i ułatwia pracę palacza.
Palenisko z rusztem pochyłym. Ruszt pochyły (rys.3) jest pochylony pod kątem 4045, tak że paliwo z suwa się po nim z odpowiedniego kosza samoczynnie, co znacznie ułatwia obsługę paleniska. Palenisko z rusztem pochyłym służy do spalania odpadków drewna, torfu i nie spiekającego się węgla kamiennego. W miarę zsuwania się po ruszcie ku dołowi paliwo przechodzi kolejno wszystkie fazy spalania, a na płaskim ruszcie żużlowym, położonym poniżej rusztu pochyłego, zachodzi wypalanie się żużla. Długie sklepienie szamotowe w przedniej części paleniska powoduje suszenie i odgazowanie paliwa oraz zapłon części lotnych,
Rys. 3. Palenisko z rusztem pochyłym
1 - płyta czołowa, 2 - kosz węglowy, 3 - gardziel, 4 - klapa regulacyjna do nastawiania grubości warstwy paliwa, 5 - belka rusztowa
Palenisko z posuwowym rusztem taśmowym. W kotłach o średniej i dużej wydajności stosuje się już od dawna ruszty ruchome o dużej wydajności cieplnej i o całkowicie zmechanizowanym zasilaniu i oczyszczaniu. Największe rozpowszechnienie pośród nich znalazł ruszt taśmowy(posuwowy, rys.4), który składa się z taśmy okrężnej, napiętej. pomiędzy dwoma wałami. Wał przedni jest .pędny. Napęd przenosi się z silnika elektrycznego przez .skrzynkę przekładniową zmniejszającą prędkość obrotową.
Paliwo z kosza zsuwa się na górną część rusztu i unoszone dalej przez taśmę posuwa się razem z nią w głąb paleniska z prędkością 330, a nie kiedy nawet do 50 m/h. Prędkość ta może być regulowana zależnie od prędkości spalania. Reguluje się również grubość warstwy paliwa przez podnoszenie lub opuszczanie zasuwy 2 (tzw. warstwownicy). Powierzchnię rusztu tworzą osobne żeliwne rusztowiny osadzone na belkach rusztowych. W ten sposób ogniwa przegubowego łańcucha pędnego są oddalone od żaru,, a rusztowiny można łatwo wymieniać w czasie ruchu. Ponad rusztem w przedniej. części znajduje się krótkie sklepienie, które ma na celu za pomocą promieniowania cieplnego spowodowanie zapłonu paliwa na ruszcie. Na końcu tylnej. ścianki komory paleniskowej, zakończonej żeliwną belką chłodzoną wodą, jest zawieszony zgarniacz wahliwy, który oczyszcza ruszt .z żużla i spiętrza coraz cieńszą warstwę paliwa na ruszcie.
Nowoczesne palenisko z rusztem taśmowym ma tzw. podmuch strefowy, tj. pod .górną częścią taśmy rusztu jest kilka komór ,otwartych od góry, a do każdej komory doprowadza się z wentylatora powietrze pod niewielkim nadciśnieniem, regulując jego dopływ oddzielnie do każdej komory. W ten sposób każda strefa rusztu otrzymuje ilość powietrza odpowiednią do miejscowego zapotrzebowania.
Szerokość rusztów taśmowych dochodzi do 2,5 m, długość do 5 m. Ruszty z podmuchem strefowym buduje się szerokości do 9 m (ruszty podwójne do 12 m) i długości do 7,5 m. Palenisko z rusztem taśmowym umożliwia zatem uzyskanie powierzchni rusztu do 90 m2, co odpowiada ponad 150 t/h wydajności kotła, może więc być stosowane nawet w dużych instalacjach kotłowych.
Palenisko z rusztem wstrząsanym. W dużych kotłach energetycznych. opalanych paliwem tanim, jak węgiel brunatny, przerosty, muł węglowy; stosuje się paleniska o ruszcie wstrząsanym mechanicznie. Jest to ruszt pochyły, którego rusztowiny wykonują mechanicznie krótkie ruchy przesuwne na przemian w przód i w tył. Gdy. jeden rząd rusztowin wykonuje ruch w przód, jednocześnie inny rząd rusztowin porusza się w tył.
Rys. 4. Palenisko z rusztem taśmowym
1 - krążek łańcuchowy wału pędnego, 2 - zasuwa regulująca grubość warstwy paliwa, 3- belka chłodzona wodą, 4 - zgarniacz wahliwy; 5 - przeciwwaga zgarniacza, 6 - koła jezdne. 7 - krążki podpierające, 8 - popielnik
Paleniska pyłowe i cyklopowe
Paleniska pyłowe. Odgazowanie, zapłon i spalanie pyłu węglowego, tj. zmielonego węgla, zachodzi w locie - w strumieniu powietrza wdmuchującego. pył do paleniska. Mieszanka pyłu i powietrza zostaje wprowadzona do paleniska za pomocą palników podobnie jak paliwo ciekłe i gazowe. Zależnie od rodzaju i sposobu rozmieszczenia palników rozróżniamy trzy rodzaje palenisk pyłowych:
1 - .paleniska z palnikami szczelinowymi o płomieniu w kształcie litery U;
2 - paleniska z palnikami wirowymi o płomieniu w kształcie litery L;
3 - paleniska z palnikami szczelinowymi narożnymi.
Rysunek 5 przedstawia palnik szczelinowy, a rys. 6a rozmieszczenie palników szczelinowych w palenisku. Palnik ma w dolnej części kształt spłaszczonej rury o otworze wylotowym w postaci szczeliny. Ustawia się go pionowo lub niemal pionowo, a mieszanina pyłu węglowego z powietrzem dopływa doń z góry ku dołowi. Liczba palników, ustawionych rzędem w palenisku, wynosi 310 zależnie od wielkości kotła.
Pył węglowy, zmieszany z tzw. Powietrzem nośnym (pierwotnym), płynie rurą 1 do palnika (rys. 4) i wpływa do kamery paleniskowej wy
prostokątną szczeliną pyłową. Powietrze nośne stanowi ok. 15% zapotrzebowania powietrza do spalania i jest chłodne lub podgrzane do Ok. 150C. Pozostała część powietrza (powietrze dodatkowe) wpływa do. palnika pierścieniowym kanałem 2, otaczającym rurę palnika. W komorze paleniskowej następuje dokładne wymieszanie obu strumieni.
Rys. 5. palnik szczelinowy
1- wlot mieszaniny pyłu węglowego i powietrza nośnego 2- wlot powietrza dodatkowego
3-wziernik
Zapłon mieszanki pyłowo- powietrznej następuje od żaru ścian paleniska w odległości kilkudziesięciu centymetrów od wylotu palnika. Długość płomienia, który zakreśla drogę w kształcie litery. U, dochodzi do 9 m. Powietrze wtórne podgrzane do 300400C jest wtłaczane przez okienka w przedniej ściance komory paleniskowej (rys.6a). Ściany komory chłodzi się za pomocą ekranów wodnych, a jej dno tworzy również rząd rur chłodzonych wodą (ruszt granulacyjny), który chłodzi i zestala w ziarenka żużel ściekający kroplami z płomienia. Palniki szczelinowe są używane w średnich i mniejszych kotłach do spalania palia o dużej zawartości części lotnych. Paliwo o małej zawartości .części lotnych lepiej się spala w paleniskach z nowoczesnymi .palnikami wirowymi.
Rys.6. Umieszczenie palników pyłowych: a) umieszczenie stropowe palników szczelinowych, płomień w kształcie litery U, b) umieszczenie przyścienne palników wirowych, płomień w kształcie litery L, c) umieszczenie narożne palników szczelinowych, śrubowy kształt drogi powietrza
1- palnik, 2 - powietrze wtórne, 3 - ruszt granulacyjny
Palnik wirowy (rys. 7) ma kształt rury stożkowej z wewnętrznymi żebrami śrubowymi, które powodują nadanie mieszaninie pyłu węglowego z powietrzem nośnym ruchu wirowego i należyte wymieszanie się jej z dopływającym z boku powietrzem dodatkowym, ogrzanym do temperatury 300400C. Umożliwia to użycie grubszego pyłu i skraca długość płomienia do 45 m, a zatem zmniejsza. objętość komory paleniskowej. Palniki są ,ustawione poziomo w przedniej ścianie komory, a promień zakreśla .drogę w kształcie litery L, (rys. 6b).
Bardzo intensywny ruch wirowy mieszanki .pyłu i powietrza, sprzyjający całkowitemu spalaniu pyłu węglowego, zachodzi w palenisku ze szczelinowymi palnikami narożnymi rys. 6c. Ciąg w palenisku powoduje śrubowy ruch mieszanki ku górze, wskutek czego uzyskuje się dobre wymieszanie gazów i długą drogę spalin w palenisku:
Dużą zaletą palenisk pyłowych jest wielka wydajność cieplna, która umożliwia ich stosowanie nawet w największych kotłach parowych. Paleniska pyłowe umożliwiają spalanie taniego miału węglowego i zapewniaj dużą sprawność kotła ze względu na mały nadmiar powietrza, zupełne i całkowite spalanie, wysoką temperaturę spalania oraz wykorzystanie promieniowania cieplnego. Poza tym paleniska te odznaczają Się łatwością zapalania, gaszenia i regulacji ognia. Wadą palenisk pyłowych jest duży koszt przygotowania pyłu, niebezpieczeństwo wybuchu przy jego przechowywaniu i transporcie oraz duża ilość popiołu unoszonego do komina, co wymaga dodatkowych odpylaczy spalin.
W paleniskach pyłowych z palnikami poziomymi ,stosuje się dość często odprowadzanie żużla w stanie ciekłym. Palniki pochyla się nieco ku dołowi i umieszcza ,tak nisko, że ogrzewają żużel utrzymując go w stanie ciekłym
Rys. 7. Palnik wirowy
1 - wlot, z - klapy regulacyjne powietrza dodatkowego, 3 - kółko ręczne napędu klap, 4 - komora powietrza dodatkowego
w specjalnej wannie umieszczonej na spodzie paleniska. Ciekły żużel spływa bez przerwy przez przelew cienką strugą do zbiornika wody, gdzie granuluje się na drobne kawałki, skąd usuwany jest pompą razem z wodą.
Przygotowanie pyłu węglowego. Na przygotowanie pyłu węglowego składają się następujące czynności kolejne:
1 - rozdrabnianie większych brył węgla na kawałki o wymiarach 1020 mm w kruszarkach walcowych lub młotkowych (czynność ta odpada, gdy kotłownia jest zasilana miałem);
2 - oddzielanie przedmiotów żelaznych za pomocą elektromagnesów;
3 - suszenie węgla w suszarkach bębnowych ogrzewanych pąrą odlotową lub spalinami. Suszenie jest potrzebne w celu ułatwienia przemiału, transportu i zapłonu węgla;
4- mielenie węgla na pył w specjalnych młynach.
Gotowy pył węgłowy składa się z drobnych cząstek o rozmiarach 2050 m i zawiera ok. 20% wilgoci. Jest to sypka, pulchna mączka, ulatująca przy lada podmuchu i łatwo „rozpływająca się" pod wpływem lekkich wstrząsów. W zasobniku z pyłem węglowym można utonąć i udusić się, dlatego wejście do niego jest zabezpieczone kratą. Pył węglowy zmieszany ze sprężonym powietrzem płynie jak woda, co umożliwia wygodny transport mieszanki do paleniska.
Rysunek 8 przedstawia schemat urządzenia do przygotowania pyłu węglowego. Węgiel z zasobnika 1 spada na samoczynną wagę 2, a następnie do podajnika 3, który podaje go do młyna kulowego 4. Z komory 12 dopływa do młyna gorące powietrze, które częściowo osusza węgiel podczas mielenia. Otrzymany w młynie pył dostaje się wraz z powietrzem nośnym do. odsiewacza 5, gdzie następuje oddzielenie pyłu od większych cząstek węgla powracających do młyna. Mieszanka pyłowo-powietrzna jest następnie zasysana do urządzenia 6, zwanego cyklonem, które oddziela ok. 96% pyłu od powietrza. Pył gromadzi się w zasobniku 8 (pojemność 46 godzin pracy kotła), a stąd podajnikiem ślimakowym jest doprowadzamy do palników 10. Inny podajnik ślimakowy 14 może przenieść pył do zasobnika sąsiedniego kotła.
Nieznacznie zapylone powietrze zostaje wyssane z cyklonu 6 za pomocą wentylatora 9 i również skierowane do palników 10. Gorące powietrze potrzebne do spalania jest pobierane z komory 12. Aby wentylator 9 mógł działać także w czasie postoju młyna, stosuje się osobne doprowadzenie powietrza 13. Pył węglowy ma dużą skłonność do samozapłonu i wybuchu. W celu zabezpieczenia urządzenia pyłowego przed zniszczeniem stosuje się zawór bezpieczeństwa 11. W przewodach instalacji są wbudowane zasuwy 7.
Rys.8. Schemat urządzenia do przygotowania ,pyłu węglowego
Rys. 9. Schemat paleniska cyklonowego
W odsiewaczu odśrodkowym strumień mieszanki pyłowo-powietrznej zostaje skierowany stycznie do ścianek komory odsiewacza. wskutek wirowego ruchu strumienia siła odśrodkowa powoduje uderzenie większych cząstek pyłu ścianki odsiewacza i z suwanie się ich w dół.
W cyklonie następuje wytrącanie pyłu ze strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej. Mieszanki zostaje w powadzona z dużą prędkością stycznie do ścianki cyklonu. cząstki pyłu kierują się ku ściance, uderzają w nią i zsuwają się po niej w dół, a powietrze wznosi się ku górze.
Paleniska cyklonowe, ostatnim wyrazem postępu w budowie kotłów parowych jest spalanie węgla w paleniskach cyklonowych (rys.9) z odprowadzaniem żużla w stanie ciekłym. Palenisko cyklonowe ma kształt poziomego, ukośnego lub pionowego walca, do którego węgiel i powietrze wdmuchuje się z dużą prędkością stycznie do ścianek tak, że cząstki węgla są zawirowywane i odrzucane na ścianki pokryte lepkim, ciekłym żużlem, gdzie się całkowicie spalają.
W palenisku cyklonowym można spalić dowolny gatunek węgla kamiennego, brunatnego i torfu oraz mieszanki węgla z mułem, pospółką koksową. przerostami i koksikiem lotnym. Węgiel miele się na ziarno wymiarach poniżej 6 mm. Podajniki podają zmielone paliwo do dysz, które za pomocą strumienia powietrza wtłaczają je do palników.
Palniki na paliwo ciekłe i gazowe
Palniki na paliwo ciekłe. Paliwo ciekłe jest używane jako paliwo główne de opalania kotłów parowych w tych krajach, które mają własne źródła ropy naftowej, oraz do opalania kotłów okrętowych, a jako paliwo dodatkowe w paleniskach. w których spala się paliwo małowartościowe, jak również podczas rozruchu i pokrywania chwilowych zapotrzebowań szczytowych pary. Paliwo ciekłe spala się zwykle w stanie rozpylonym, a im dokładniejsze jest rozpylenie, tym lepsze są warunki parowania i zapłonu paliwa. Rozpylania paliwa ciekłego i wymieszania go z powietrzem dokonuje się za pomocą palników, przy czym rozpylanie może być parowe, powietrzne lub mechaniczne.
Przy rozpylaniu parowym, stosowanym do paliw gęstych, przed doprowadzeniem do palnika podgrzewa się paliwo do temperatury 5070C, aby zmniejszyć jego lepkość. Para dopływa do palnika (rys. 10) pod ciśnieniem. 212 at i wydostaje się do paleniska z bardzo znaczną prędkością 15500 m/s przez dyszę s zakończoną otworem pierścieniowym, otaczającym. dyszę paliwową 4. Paliwo dopływa do palnika kanałem 1 i przedostaje się do otworu leżącego w osi palnika i zaopatrzonego w, kanalik spiralny, który wprawia ciecz w ruch wirowy. Strumień pary porywa z sobą paliwo, rozpyla je na drobniutkie kropelki i wdmuchuje do paleniska. Ilość dopływającego paliwa można regulować za pomocą iglicy umieszczonej w osi palnika.
Rys. 10. Palnik na paliwo ciekłe z rozpylaniem parowym 1 - dopływ paliwa, 2 - dopływ pary, 3 - kanalik spiralny, 9 dysza paliwowa, 5, - dysza parowa, 6- chwyt, 7 - rączka regulacyjna
Do rozpylania powietrznego stosuje się zamiast pary nieznacznie sprężone, niekiedy podgrzanie powietrze. W kotłach okrętowych jest stosowane rozpylanie mechaniczne. Paliwo ogrzane do ok. 150C doprowadza się do palnika pod ciśnieniem wywieranym przez pompę paliwową (420 at). Paliwo, przepływając przez spiralny kanalik palnika, uzyskuje ruch wirowy i dzięki sile odśrodkowej ulega rozpyleniu przy wyjściu z dyszy palnika.
Do zalet paliwa ciekłego w opalaniu kotłów parowych należą: bezdymne spalanie, brak iskier, popiołu i żużla, duża sprawność paleniska, łatwa obsługa i regulacja. Do wad niemal 3-krotnie wyższy koszt paliwa w porównaniu z węglem i niebezpieczeństwo wybuchu.
Palniki gazowe. Paliwa gazowego używa się do opalania kotłów parowych tylko wówczas, gdy rozporządza się tanim paliwem, jak gaz ziemny, wielkopiecowy, koksowniczy, albo jeżeli wytwarza się paliwo gazowe do opalania palenisk przemysłowych.
Palniki gazowe powinny zapewniać należyte przemieszanie gazu z powietrzem oraz dość znaczną prędkość wypływu gazu, aby uniemożliwić cofnięcie się płomienia w głąb palnika i wybuch gazu. Ciśnienia gazu zasilającego palniki wynosi 0,11,5 at nadciśnienia.
Kotły walczakowe i płomienicowe
Kotły walczakowe. Najprostszym rodzajem kotła parowego jest kocioł walczakowy, dziś już nie budowany, jako urządzenie prymitywne a przestarzałe. Składa się on z walczaka o średnicy 9002200 mm, długości 5 do 18 m, częściowo wypełnionego wodą. Palenisko z rusztem płaskim znajduje się pod walczakiem i jest obsługiwane ręcznie. Spaliny przepływają pod walczakiem i po jego bokach.
Ponieważ walczak jest częścią podstawową wielu innych rodzajów kotłów parowych, omówimy dokładniej jego budowę i pracę. Składa się on (rys. 11 i 12) z kilku pierścieniowych członów, zwiniętych z miękkiej blachy ze stali węglowej, oraz z dwóch lekko wypukłych dennic, wykonanych z tego samego materiału. Poszczególne części walczaka są ze sobą połączone za pomocą nitowania, zgrzewania lub spawania.
W górnej części walczaka znajduje się kołpak parowy, którego zadaniem jest zmniejszenie wilgotności pary mokrej nasyconej, wytworzonej w walczaku. Na kołpaku jest osadzony zawór zamykający, łączący go z rurociągiem parowym, oraz zawór bezpieczeństwa. W dolnej części walczaka znajduje się zawór spustowy do opróżniania, płukania i odmulania kotła. Zasilanie kotła wodą odbywa się przez zawory zwrotny i zasilający. Woda wypełnia dolną część walczaka, zwaną przestrzenią wodną. Ponad nią znajduje się przestrzeń parowy, gdzie zbiera się para. Obie przestrzenie rozdziela zwierciadło wody, stanowiące powierzchnię parowania. Im większy jest stosunek powierzchni parowania do powierzchni ogrzewalnej kotła, tym spokojniejsze jest parowanie i większy stopień suchości pary.
Poziom wody w kotle jest zmienny, zależny od ilości doprowadzanej wody i pobieranej pary. Do zasadniczych obowiązków palacza należy obserwacja za pomocą wodowskazu poziomu wody i utrzymywanie go w dopuszczalnych granicach. Najniższy poziom wody powinien się stale znajdować powyżej tzw. linii ogniowej, tj. górnej granicy powierzchni ogrzewalnej kotła. Zejście poniżej grozi wybuchem kotła. Poziom wody nie powinien być za wysoki ze względu na niebezpieczeństwo porywania wody przez parę do rurociągu parowego.
Przestrzeń pomiędzy najniższym a najwyższym poziomem wody nazywana jest przestrzenią zasilania.
Walczak jest zaopatrzony w owalny otwór zwany włazem, zamknięty od wewnątrz pokrywą, który umożliwia wejście do wnętrza walczaka w celu oczyszczenia go z kamienia kotłowego i mułu.
Kocioł płomienicowy składa się z walczaka, wewnątrz którego wzdłuż osi przechodzą 1 lub 2 rury o dość dużej średnicy, zwane płomienicami. W płomienicy znajduje się palenisko wewnętrzne z rusztem płaskim poziomym albo palnik na paliwo ciekłe lub gazowe. Zależnie od liczby płomienic rozróżniamy kotły jedno płomienicowe (rys.11) i dwu płomienicowe (rys. 12a).
Rys. 11kocioł jedno płomienicowy
1- płomienica falista 2- palenisko 3- drugi przelot spalin 4- trzeci przelot spalin 5- stojaki oporowe 6- kołpak parowy 7- zawór spustowy 8- linia ogniowa
Rys.12. Kotły z dwiema płomienicami: a) kocioł dwu płomienicowy zwykły, b) kocioł dwu płomienicowo płomieniówkowy
1 - człony walczaka, 2 - dennice, 3 - płomienice, 4 - stojak oporowe, 5 - obmurze, 6 czopuch, 7 - zasuwa kominowa, 8 - drzwiczki do czyszczenia kanałów spalinowych, 9 kołpak parowy, 10 - właz, 11 - zawór odcinający, 12 - zawór bezpieczeństwa, 13 - króciec zasilający, 14 - wodowskaz, 15 - zawór spustowy, 16 - przewód parowy; 17 - izolacja cieplna, I - pierwszy przelot spalin (przez płomienice), II - drugi przelot spalin, III - trzeci przelot spalin
Płomienice wykonuje się przeważnie faliste, wskutek czego zwiększa się nieco powierzchnia ogrzewalna i sprężystość wzdłużna, co zapobiega odkształcaniu się dennic wywołanemu nierównomiernym ogrzewaniem. walczaka i płomienicy. W przedniej części płomienicy mieści się palenisko. Pierwszy przelot najgorętszych spalin odbywa się wzdłuż płomienicy, która stanowi najwydajniejszą część powierzchni ogrzewalnej kotła. Dzięki palenisku wewnętrznemu mączna część ciepła zostaje przekazana ściankom kotła przez promieniowanie. W kotle jedno płomienicowym płomienica jest nieco przesunięta w stosunku do osi walczaka i wskutek a symetrii ogrzewania wody w walczaku uzyskuje się żywsze jej krążenie.
Do zalet kotłów płomienicowych zaliczamy: tania i prostą konstrukcję, łatwą obsługę ,i dużą pewność ruchu, dużą przestrzeń wodną, łatwe czyszczenie i remont, niewrażliwość na twardą wodę; dużą sprawność, zwłaszcza z podgrzewaczem wody oraz duże natężenie powierzchni ogrzewalnej. Wadami kotłów płomienicowych są: duży ciężar i duże zapotrzebowanie miejsca, powolne rozgrzewanie się, niskie ciśnienie pary i mała wydajność, małe rozmiary paleniska, które utrudniają zastosowanie paliwa niskogatunkowego, słabe krążenie wódy w kotłach dwu płomienicowych, niebezpieczeństwo uszkodzenia wskutek cienkiej warstwy wody nad płomienicami.
Kotły płomienicowe znajdują częste zastosowanie w mniejszych zakładach przemysłowych, gdy jest zmienne zapotrzebowanie pary, zła jakość wody i wystarczająco duża powierzchnia kotłowni.
Powierzchnia ogrzewalna kotłów 1-płomienicowych dochodzi do 70m2 2-płomienicowych - do 160 m2.Natężenie powierzchni ogrzewalnej wynosi 1830 kg/(m2 • h), wydajność dochodzi do 4 t/h, największe ciśnienie pary - do 15 at nadciśnienia, sprawność kotła. - 5265%.
Kotły kombinowane
Zamiast płomienic o dużej średnicy, zawierających paleniska, można zastosować wiązkę rur gładkich o małej średnicy, tzw. płomieniówek, dzięki czemu uzyskuje się znacznie większą powierzchnię ogrzewalną niż w kotle płomienicowym o tych samych wymiarach walczaka. Płomieniówki przebiegają wzdłuż walczaka i są umocowane (rozwalcowane) w płaskich ścianach, zwanych ścianami sitowymi. Płomieniówki stanowią część składową używanych powszechnie kotłów kombinowanych, jak kotły płomienicowo płomieniówkowe, lokomobilowe, parowozowe, mniejsze okrętowe i stojące:
Kocioł płomienicowo-płomieniówkowy (rys. 12b wykonanie całkowicie spawane) składa się z płaszcza, płomienicy i płomieniówek. Spaliny z płomienicy płyną do komory nawrotnej (I ciąg), następnie przez płomieniówki do przedniej części kotła (II ciąg), po nawrocie w komorze przedniej obmywają płomieniówki ód przodu do tyłu koda (III ciąg) i przez dymnicę uchodzą do komina.
Kotły tego typu buduje się o powierzchni ogrzewalnej do 150 m2 i średnicy do 3 m; ciśnienie pary do 20 at, natężenie powierzchni ogrzewalnej 2030 kg/(m2·h), sprawność 60=75%. Zajmują mniej miejsca niż kotły płomienioowe, mają stosunkowo dużą przestrzeń wodną i nie wymagają kosztownego obmurza, gdyż wystarcza lekka izolacja. Ich wadą jest sztywność konstrukcji i skłonność do zanieczyszczania płomieniówek lotnym popiołem.
Lokomobila składa się z kotła parowego i umieszczonego na nimi tłokowego silnika parowego, który czerpie parę do napędu bezpośrednio z kotła. Lokomobile .znajdują jeszcze niekiedy zastosowanie w rolnictwie, w młynach, tartakach, cegielniach, pompowniach i mniejszych zakładach przemysłowych, a także do napędu walców drogowych itp. Kocioł lokomobilowy, którego przekrój przedstawiono na rys. 3, nie ma obmurza, gdyż
wszystkie jego kanały spalinowe są wewnętrzne. Jest on jedynie otulony materiałem izolacyjnym, ma więc ciężar i wymiary niewielkie, może być zatem umieszczony na podwoziu, jak w lokomobili przewoźnej. Są również lokomobile stałe ustawione na fundamencie, jak przedstawiona na rys.3. Kocioł ma jedną krótką płomienicę gładką lub falistą z umieszczonym wewnątrz płaskim rusztem poziomym. Przedłużeniem płomienicy jest wiązka płomieniówek o pochyleniu w dół, w kierunku paleniska. Spaliny przechodzą przez płomienicę i płomieniówki do dymnicy, znajdującej się na końcu kotła, a następnie uchodzą do komika.
Rys. 3. Kocioł lakomobilowy stały z tłokowym silnikiem parowym
1 - palenisko, 2 - płomieniówki, 3 - przegrzewacz pary, 4 - dymnica, 5 - kołpak parowy, 6 - komin, 7 - silnik
W dymnicy umieszcza się zwoje rur przegrzewacza pary. Woda w walczaku ogrzewa się do temperatury wrzenia i zamienia w parę nasyconą, która zbiera się i osusza w kopałku parowym, następnie jest odprowadzana do przegrzewacza pary, gdzie osusza się ostatecznie i przegrzewa, a wreszcie zasila silnik parowy.
Kotły wodnorurkowe (opłomkowej)
Ogólna charakterystyka. Powierzchnia ogrzewalna kotłów wodnorurkowych okłada Się z rur o małej średnicy, którymi przepływa odparowywana woda, a które są ogrzewane. z zewnątrz spalinami. Noszą one nazwę rurek wodnych albo opłomek i stanowią nie jako odwrócenie płomieniówek, które są otoczone wodą i przez które przepływają spaliny. Zmiana ta wywołuje znaczne zwiększenie wytrzymałości kotła, gdyż opłomki wskutek małej średnicy wytrzymują duże ciśnienie wewnętrzne, nawet przy cienkich ściankach.
W kotłach wodnorurkowych odparowanie wody zachodzi w opłomkach, a oddzielanie pary od wody w walczaku kotła. Z walczaka do opłomek, w których zachodzi odparowywanie, woda dopływa bądź specjalnymi rurami opadowymi, bądź słabo ogrzewanymi opłomkami. Takie rozwiązanie zapewnia bardzo szybki ruch wody przepływającej wewnątrz opłomek, co zwiększa wymianę energii w postaci ciepła w kotle, a więc i wydajność kotła.
Rys.14. Kocioł sekcyjny z walczakiem wzdłużnym
1 - walczak, 2 - palenisko, 3 - drzwiczki paleniska, 4 - czopuch, 5 skrzynki sekcyjne, 6 - opłomki, 7 - przegrzewacz pary, 8 - wodowskaz, 9 - manometr, 10 - obmurze, 11 – na mulnik (zbiornik odmulający)
Układ opłomek umożliwia budowę wysokich komór paleniskowych, co zapewnia dobre spalanie i umożliwia zastosowanie wydajnych palenisk mechanicznych oraz wyzyskanie promieniowania cieplnego.
Kotły wodnorurkowe umożliwiają wytwarzanie pary o wysokim ciśnieniu, zajmują stosunkowo małe miejsca przy wielkiej powierzchni ogrzewalnej, dużym natężeniu tej powierzchni i wysokiej sprawności ,odznaczają się krótkim czasem rozpalania i umożliwiają spalanie różnego rodzaju paliwa. Wadą kotłów wodnorurkowych jest duża wilgotność pary, co wymaga specjalnych urządzeń do jej osuszania. Do zasilania tych. kotłów jest potrzebna woda dokładnie oczyszczona i zmiękczona ze względu na trudność oczyszczania opłomek z kamienia kotłowego.
Rozróżniamy dwa rodzaje kotłów wodnorurkowych: pochyło rurkowe o płomkach nieznacznie pochylonych względem poziomu (pod kątem 1015) i stromo rurkowe o dużym kącie nich pochylenia (6090). Pochylenie opłomek jest potrzebne do zwiększenia krążenia wody. Kotły pochyło rurkowe mają opłomki proste, a stromo rurkowe zakrzywione.
Charakterystykę kotłów wodnorurkowych podano w tabeli.
Charakterystyka kotłów wodnorurkowych (opłomkowych,)
Wielkość Oznaczenie wielkości i wymiar Kotły pochyło rurkowe sekcyjne Kotły stromo rurkowe
z walczakiem wzdłużnym z walczakiem poprzecznym
Powierzchnia ogrzewalna H m2 25600 1001300 1006000
Największe ciśnienie pary P at 40 120 i. więcej
Natężenie powierzchni ogrzewalnej D/H kg/(m2·h) 2050 20100 i więcej 20250
Wydajność D t/h do 30 do 130 do 600
Sprawność η% 7583 7585 7590
Liczba walczaków szt. 12 12 25
Średnica walczaka (większego) d mm 7001800 10002000 10001500
Długość walczaka (większego) im do 7 do 12 618
Liczba opłomek szt. do 300 do 600 4001600
Średnica. zewnętrzna opłomek d1 mm 95102 102 83
Długość opłomek L1 m do 5,5 57 do 13
Liczba pionowych rzędów opłomek szt. 816 820 -
Kotły pochyło rurkowe. Kotły pochyło rurkowe, zwane także skośno rurkowymi, są budowane zwykłe jako kotły sekcyjne. Rys. 14 przedstawia kocioł sekcyjny z walczakiem wzdłużnym (walczak jest ułożony wzdłuż opłomek). Opłomki rozmieszczono w szachownicę, aby ich więcej zmieścić i zwiększyć wymianę energii w postaci ciepła pomiędzy spalinami a opłomkami, wskutek lepszego omywania przez spaliny ech powierzchni zewnętrznej. Jedne (zakrzywione) końce opłomek są rozwalcowane w ściankach walczaka, a drugie (proste) - w ściankach wąskich skrzynek sekcyjnych, czyli wężykowatych komór bez szwu, o przekroju czworokątnym. Ich wężykowaty kształt wynika z ustawienia opłomek w szachownicę (rys. 15a)
Aby umożliwić rozwalcowanie końca każdej opłomki w ściance komary sekcyjnej, ze strony przeciwległej, naprzeciw otworu na opłomkę jest wykonany w ściance komory otwór eliptyczny, zamykany znormalizowanym zatworem (rys.15b). Umożliwia to również czyszczenie i wymianę opłomek. Zatwory zakłada się od wewnątrz komór, aby je ciśnienie wewnętrzne doszczelniało. Dociska się je z zewnątrz za pomocą. kabłąków i śrub.
Rys.15. Szczegóły konstrukcji kotła sekcyjnego: a) komory sekcyjne, b) zawór eliptyczny
Rys. 16.kocioł sekcyjny z walczakiem poprzecznym (10 t/h)
Rys. 17.kotły stromo rurkowe opromieniowane; a) kocioł opromieniowany konwekcyjny
1- walczak górny, 2- walczak dolny, 3- opłomki, 4- przegrzewacz pary, 5- podgrzewacz wody, 6- podgrzewacz powietrza, 7-ekran wodny, 8,9,10- komory zbiorcze ekranów wodnych, 11-zbiornik pary
Rys.17. Kotły stromo rurkowe opromieniowane: b) kocioł całkowicie opromieniowany (650t/h) z paleniskiem pyłowym na węgiel brunatny
Zaletą kotłów sekcyjnych jest prosta budowa, łatwe czyszczenie i wymiana opłomek oraz możliwość stosowania dużego ciśnienia roboczego pary.
W celu uzyskania dużej wydajności buduje się kotły sekcyjne z walczakiem poprzecznym (walczak jest ułożony w poprzek opłomek, rys.16). Nad walczakiem głównym umieszcza się walczak o mniejszej średnicy, zwany zbiornikiem pary. W kotle przedstawionym na rys. 16 przednie sekcje są podwieszone. do poprzecznej belki konstrukcji nośnej. Kocioł ma 3 przeloty spalin; przegrzewacz pary umieszczono między I i II przelotem; żeliwny podgrzewacz wody - w ostatnim przelocie.
Kotły stromo rurkowe. Kotły stromo rurkowe mają opłomki wygięte, ustawione stromo i rozwalcowane w walczakach poprzecznych, znajdujących się nad i pod wiązką opłomek. Kotły te składają się z 25 walczaków oraz kilku pęków opłomek i mają 24 przelotów spalin. Kotły stromo rurkowe są odpowiednie do wytwarzania pary o wysokim ciśnieniu i umożliwiają osiągnięcie wielkiej wydajności. Rysunek 17a przedstawia typ nowoczesnego kotła stromo rurkowego o dwóch walczakach i trzech przelotach spalin.
Kotły opromieniowane
W komorze paleniskowej nowoczesnych kotłów powstaje bardzo wysoka temperatura i znaczna ilość energii jest przekazywana przez promieniowanie, gdyż, jak wiadomo, ilość ta wzrasta z czwartą potęgą temperatury bezwzględnej ciała promieniującego. Aby więc ściany komory paleniskowej nie rozgrzały się nadmiernie i nie uległy uszkodzeniu, chłodzi się je intensywnie przez pokrycie ich układem rur pionowych 1), którymi przepływa woda. Rury te tworzą tzw. ekran wodny, stanowiący jednocześnie część powierzchni ogrzewalnej kotła, do której ciepło spalin oraz płomienia przechodzi głównie przez promieniowanie.
Ekran stanowi tzw. powierzchnię oprornieniowaną, a kocioł z ekranem nazywa się kotłem opromieniowanym.
Ekran umieszcza się w ścianach, układa się stycznie do ścian lub w pewnej odległości od nich, w jednym lub dwóch rzędach przestawnych. Promieniówki ekranu kształtuje się jako rury gołe, jako rury płetwowe z przyspawanymi płaskownikami (dla ochrony obmurza), jako rury kołkowe ż przyspawanymi krótkimi prętami stalowymi, oblepione rudą chromową lub wreszcie jako rury osłonięte od strony płomienia żeliwnymi płytkami z Wykładziną ogniotrwałą.
W kotłach bardzo dużych ekrany umieszcza się nie tylko wzdłuż ścian komory paleniskowej, lecz także wewnątrz niej - noszą one nazwę ekranów dwustronnie oświetlonych (opromieniowanych), a ich powierzchnie zwie się ściankami grodziowymi. Do ich budowy stosuje się rury o średnicy zewnętrznej 2832 mm.
Kocioł stromo rurkowy przedstawiany na rys. 17a jest kotłem częściowo opromieniowanym (kotłem opromieniowanym konwekcyjnym), gdyż tylko część jego powierzchni ogrzewalnej tworzy ekran wodny (szczegół 7), osłaniający ściany paleniska. Końce promieniówek są rozwalcowane w grubościennych komorach zbiorczych, umieszczonych poza obmurzem. Woda z walczaka dolnego wchodzi przez nie ogrzewane rury opadowe (rury w kształcie S, zaznaczone na rysunku linią kreskową) do dolnych komór zbiorczych, wznosi się w promieniówkach i w znacznej części paruje. Mieszanina parowo wodna zbiera się w górnych komorach zbiorczych i płynie do górnego walczaka (rurami zaznaczonymi również linią kreskową). Drugą część powierzchni ogrzewalnej kotła stanowią trzy pęki opłomek, umieszczone w poszczególnych przelotach spalin. Obwody krążenia wody pomiędzy walczakami są w promieniówkach ekranów paleniska i w opłomkach włączone równolegle.
Podobny do przedstawionego na rys.17a kocioł opromieniowany konwekcyjny o wydajności 10 t/h jest budowany w kraju (typ OKR 10). Kocioł krajowy typu OKR 5, mający walczaki wzdłużne zamiast poprzecznych, jest często stosowany i mimo małej wydajności odznacza się ekonomiczną pacą. Wydajność 5 t/h, para nasycona o nadciśnieniu 8 at, temperatura wody zasilającej 105C, powierzchnia ogrzewalna 120 m2, sprawność 72%. Wysokość kotła 6,5 m, średnica walczaka większego 1100 mm.
Rysunek 17b przedstawia największy na świecie kocioł z paleniskiem na pył z węgla brunatnego, całkowicie opromieniowany, ustawiony w Turoszowie, zbudowany przez Fabrykę Kotłów w Raciborzu. Kocioł ma wydajność 650 t/h, nadciśnienie pary 162 at; temperatura pary przegrzanej 540C, temperatura wody zasilającej 240C. Komora paleniskowa jest ośmiokątna. Wysokość kotła - ok. 59 m. Kocioł ma dwa walczaki o średnicy 2 m, długości 14 m i masie 50 t każdy. Zużycie stali na konstrukcję kotła przekracza 6000 t, do wykonania części ciśnieniowej kotła użyto ok. 200 km rur. Zużycie węgla spalonego przez kocioł stanowi 16 wagonów na godz., para z kotła porusza turbinę o mocy 200 MW.
Elektrownia w Turoszowie posiada 8 takich kotłów (łączna moc elektrowni - 1600 MW).
Kotły specjalne
W ubiegłym 50-leciu pojawiło się wiele rodzajów kotłów parowych zbudowanych na zupełnie nowych zasadach konstrukcyjnych i dających bardzo dobre wyniki. Do tych tzw. kotłów specjalnych należy m.in. kotły z wymuszonym krążeniem wody (La Monta) i kotły przepływowe (Ramzina, Bensona i Sulzera).
Kocioł La Monta. Przy wysokich parametrach pary, stosowanych w nowoczesnych kotłach parowych, zanika różnica ciężaru właściwego pary i wody, wskutek czego ustaję naturalne krążenie wody w kotle, wprowadzono zatem układy z obiegiem wymuszonym. W' kotle La Monta (rys. 18a), który odznacza się małymi wymiarami, specjalna pompa obiegowa (przewałowa) przetłacza wodę z dużą prędkością przez rury o małej średnicy (średnica zewnętrzna 3238 mm), ułożone w kształcie wężownic na ścianach komory paleniskowej i nad nią oraz przez nie ogrzewany walczak, a druga pompa służy do zasilania walczaka przez podgrzewacz wody. Końce wężownic są umocowane w kolektorach zasilających i walczaku. Część wody paruje w wężownicach, a w walczaku następuje oddzielenie pary od wody. Całkowite natężenie przepływu przez wężownice jest 37 razy większe od wydajności kotła. W komorach zbiorczych umieszcza się wkładki dławiące (rys. 18b) lub kryzy, które regulują równomierny przepływ przez poszczególne wężownice.
Rys. 18. Kocioł La Monta: a) schemat kotła, b) wkładka dławiąca (dysza la Moata) 1 - walczak, 2 - pompa przewałowi, 3 - wężownice, 4 - przegrzewacz pary, 5 - podgrzewacz wody
Kocioł La Monta może pracować jako jednostka samodzielna lub może być wbudowany jako ekran wodny do komory paleniskowej innego kotła starego typu. Ciśnienie pary dochodzi do 200, at, wydajność kotła do 1000 t/h, natężenie powierzchni ogrzewalnej do ok. 120 kg/m2 • h, sprawność do 92%, czas uruchamiania wynosi 510 min.
Kotły wodne La Monta (produkujące gorącą wodę stosuje się u nas dość powszechnie do centralnego ogrzewania, przy czym temperatura wody obiegowej wynosi 135170C. Są one tanie i bardzo ekonomiczne: Kocioł wodny produkcji krajowej, typu WLM 5, ma wydajność 5 • 106 kcal/ /h, temperaturę wody na wyjściu 150C, sprawność 5572% (zależnie od rodzaju paliwa). Szerokość kotła 2,8 m, wysokość 6 m, .długość 5,5 m.
Kocioł Ramzina. Kotły przepływowe są to kotły bez walczakowe, złożone wyłącznie z wężownic rur bardzo dużej długości, ogrzewanych spalinami. Pompa tłoczy przez rury wodę, która zamienia się w nich w parę nasyconą, a następnie w przegrzaną. W miarę wzrostu objętości właściwej, zresztą nieznacznego przy wysokim ciśnieniu w kotle, wzrasta w rurach prędkość ogrzewanego czynnika. Zawór bezpieczeństwa i wodowskaz są w kotle przepływowym niepotrzebne, wskazania manometru nie są miarodajne, a pracę kotły reguluje się wg wskazań termometru, który mierzy temperaturę pary przegrzanej.
Rysunek 19 przedstawia schemat kotła przepływowego Ramzina. Jest to kocioł dwukanałowy: palenisko pyłowe znajduje się w lewym ramieniu kotła (spaliny mają tu najwyższą temperaturę). Drugi przelot spalin mieści się w prawym ramieniu. Pompa zasilająca tłoczy wodę do podgrzewacza 1, gdzie ogrzewa się ona do temperatury ok. 230C i przechodzi do rur 2 dolnej powierzchni opromieniowanej. Rury te stanowią ekran wodny, osłaniający ściany komory paleniskowej. Ściany czołowa i tylna mają poziomy układ rur, ściany boczne zaś rury wznoszące się ukośnie do góry. W rurach 2 woda ogrzewa się do temperatury wrzenia przy danym ciśnieniu w kotle i zamienia się w parę nasyconą.
Następnie mieszanina parowo-wodna przechodzi do rur 3, tzw. strefy przejściowej, gdzie następuje całkowite odparowanie wody, któremu towarzyszy wydzielanie się soli mineralnych tworzących kamień kotłowy. Wydzielanie się soli w tej strefie jest mniej niebezpieczne niż w rurach ekranu wodnego, gdyż ze względu na znacznie niższą temperaturę spalin niż w palenisku warstwa kamienia kotłowego nie może tu spowodować niebezpiecznego przegrzania rur. Ze strefy przejściowej para sucha nasycona lub. lekko przegrzana przechodzi do przegrzewacza pary, gdzie przegrzewa się do 500C. W prawym ramieniu kotła mieści się dwustopniowy podgrzewacz powietrza. Kotły Ramzina są opalane pyłem węglowym. Obsługiwanie jest całkowicie zmechanizowane i zautomatyzowane, regulacja zasilania kotła wodą i paliwem następuje samoczynnie zależnie od ilości pobieranej pary.
Rys. 19. Schemat kotła Ramzima
1 - podgrzewacz wody, 2 - dolna powierzchnia opromieniowana, 3 - strefa przejściowa, 4 - górna powierzchnia opromieniowana (przegrzewacza pary), 5 – powierzchnia konwekcyjna przegrzewacza pary, 6,7 - pierwsza i druga cześć podgrzewacza powietrza, 8 - palniki pyłowe
Do zalet kotłów Ramzina należą: duża sprawność (do 91%) i znaczne natężenie powierzchni ogrzewalnej (ok. 65 kg/m2 • h), brak ciężkich i kosztownych walczaków, prostota i taniość obsługi, możność stosowania pyłu węglowego z gorszych gatunków węgla, mała przestrzeń wodna i krótki czas uruchamiania (ok. 30 min.).
Kocioł Bensona. Kocioł przepływowy Bensona (rys. 20a) ma budowę podobną da kotła Ramzina, ale ułożenie rur ekranu w komorze paleniskowej jest pionowe. Pierwszy kocioł Bensona pracował przy ciśnieniu krytycznym 225,7 at, przy którym objętość wody i pary jest jednakowa, co uzasadnia brak walczaka w kotle. Po ogrzaniu wody w rurach ekranu do temperatury krytycznej, przejściu jej w stan pary i przegrzaniu do ok. 400 następowało w automatycznym zaworze redukcyjnym dławienie pary do ciśnienia wymaganego do pracy turb2ny (100200 at). Po zdławieniu przegrzewano parę do temperatury ponad 500.
Obecnie buduje się kotły Bensona także do ciśnienia niższego od krytycznego, jak również do ciśnienia nadkrytycznego. Nowoczesny kocioł Bensona ma kształt. wieży osłoniętej tylko dachem, bez budynku kotłowni. Można do niego stosować wszelkiego rodzaju paleniska. Kocioł ma bardzo małą pojemność wodną i musi być zasilany skroplinami. Natężenie powierzchni ogrzewalnej sięga 250 kg/m2 • h, a czas rozpalania wynosi 1520 min.
Coraz częściej buduje się kotły Bensona w tzw. układzie meandrowym,: poszczególne segmenty ekranu składają się z rur wygiętych wstęgowo całym szeregiem - podobnie jak ścianki grodziowe. W ten sposób powstaje meander poziomy lub pionowy (rys. 20b).
Kocioł Sulzera. Kocioł przepływowy Sulzera (rys. 20c) ma budowę podobną do kotła Bensona. Zachodzi w nim stały przepływ czynnika, wymuszony przez pompę, która tłoczy wodę przez układ rur o łącznej długości ok. 2,5 km. Opory przepływu sięgają ok. 30 at: Woda z podgrzewacza przepływa do .rur w układzie meandrowym poziomym i pionowym, i przy ciśnieniu podkrytycznym, przy wilgotności 4=596, czynnik wpływa do „butli odsalającej'', którą stanowi cyklonowy odwadniacz, a następnie para przepływa do przegrzewaczy. Dzięki odwadniaczowi końcowy przekrój parowania wody, niezależnie od obciążenia, przypada stale w tym samym miejscu i nie wędruje wzdłuż układu rur, jak to się dzieje w kotle Bensona.
Rys.20. Schematy wielkich kotłów energetycznych: a) kocioł Bensona, b) układy meandrowe w kotle .Bensona, c) kocioł Sulzera, d) sposób wbudowania wytwornicy pary w układ cieplny elektrowni jądrowej
1 - podgrzewacz wody, 2 - rury ekranu, 3 - rury opadowe, 4 - strefa przejściowa, 5 przegrzewacz pary (I stopień), 7 - regulator temperatury pary, 8 - przegrzewacz pary (II stopień), 9 -podgrzewacz powietrza, 10 - podgrzewacz wody, 11 - parownik, 12 - butla odsalająca, 13 - przegrzewacz pary (I stopień), 14 - regulator temperatury pary, 15 - przegrzewacz pary (II stopień), 16 - podgrzewacz powietrza, 17 - reaktor, 18 - wytwornica pary, 19 - pompa wody grzejnej, 20 - turbina parowa, 21 - prądnica elektryczna, 22 - skraplacz, 23 - pompa, 24 - podgrzewacze, zbiorniki wody, odgazowywacz, pompy zasilające, przewody runowe
Jeden z kotłów typu Sulzer mą wydajność 830 t/h, nadciśnienie pary 360 at, temperaturę pary przegrzanej 650C/565C.
Kierunki rozwojowe w budowie wielkich kotłów energetycznych. Dąży się dziś na całym świecie do ustawiania w elektrowniach bloków kocioł turbina parowa o coraz większej mocy. Konstruktorom stawia się zadanie budowy kotłów z naturalnym obiegiem wody i kotłów przepływowych dla bloków mocy 5001000 MW. Wydajność kotła dla bloku mocy 1000 MW musi wynosić ok. 3000 t/h, a ilość spalanego węgła ok. 500 t/h. W związku ze wzrostem wydajności rosną wymiary komór paleniskowych, np. stromo rurkowy kocioł opromieniowany o. wydajności 1700 t/h ma szerokość 40 m. Wysokość wielkich kotłów dochodzi do ok. 60 m. Parametry pary (ciśnienie i temperatura) stają się coraz wyższe. Buduje się kotły przystosowane do spalania różnych rodzajów paliw: od najlepszych do najgorszych.
Wytwornice pary w elektrowniach jądrowych. Rys. 20d przedstawia sposób wbudowania. wytwornicy pary do układu cieplnego elektrowni jądrowej (p. również par. 21). Stosując wodę do chłodzenia reaktora otrzymuje się nośnik ciepła o wysokim ciśnieniu i niezbyt wysokiej temperaturze. Często buduje się wytwornice złożone z 812 wymienników ciepła woda-woda , wykonanych z rur o średnicy 800900 mm, wygiętych w kształcie U. Wewnątrz każdej rury umieszcza się ok. 800 rurek o średnicy ok. 21 mm. Wydajność wytwornicy jest 650975 t/h, szerokość 6,8 m, wysokość 10,8 m, długość 8,412,6 m.
W wytwornicach pary ogrzewanych wodą (lub parą nasyconą) uzyskuje się parę nasyconą: Następnie przegrzewa się ją w reaktorze albo w osobnych przegrzewaczach opalanych olejem, gazem lub węglem.
Przegrzewacze i podgrzewacze
Przegrzewacze pary. Zadaniem przegrzewacza pary jest osuszenie pary mokrej, nasyconej wychodzącej z kotła i następne jej przegrzanie. Temperatura. pary przegrzanej wychodzącej z przegrzewacza zależy od ciśnienia w kotle i rośnie ze wzrostem ciśnienia; wynosi ona zwykle 300550. Ciepło potrzebne do izobarycznego osuszania i przegrzania pary w przegrzewaczu uzyskuje. się dzięki ciepłu spalin omywających z zewnątrz przegrzewacz. .Ich temperatura sięga 4501000C.
Rozróżniamy przegrzewacze pary konwekcyjne i opromieniowane, zależnie od tego, czy otrzymują ciepło od' spalin przez konwekcję czy też przez promieniowanie. Przegrzewacze konwekcyjne w kotłach wodnorurkowych umieszcza się w dzięki przelocie spalin, w kotłach płomienicowych za płomienicą, w kotłach lokomobilowych w dymnicy. Cechą charakterystyczną tych przegrzewaczy jest duża powierzchnia ogrzewalna, stosunkowo niska temperatura omywających spalin i wzrost temperatury pary przegrzanej, gdy zwiększa się wydajność kotła.
Przegrzewacze opromieniowane umieszcza się w komorze paleniskowej zamiast rur ekranu wodnego, pomiędzy rurami ekranu albo też poza nimi, Ich cechami charakterystycznymi są: znacznie mniejsza powierzchnia ogrzewalna niż przegrzewaczy konwekcyjnych, wysoka ,temperatura omywających spalin i spadek temperatury pary przegrzanej, gdy zwiększa się wydajność kotła. Przegrzewacze opromieniowane buduje się zawsze w szeregowym połączeniu z przegrzewaczami konwekcyjnymi, co umożliwia utrzymanie stałej temperatury pary przegrzanej niezależnie od zmian wydajności kotła.
Przegrzewacz składa się z rur wygiętych w kształcie wężownicy lub spirali, włączonych końcami do wlotowych i wylotowych komór zbiorczych. W celu utrzymania możliwie stałej temperatury pary przegrzanej, co jest konieczne do prawidłowej współpracy kotła z odbiornikami pary, stosuje się kilka sposobów regulacji. W kotłach płomienicowych używa się specjalnych klap i zasuw regulacyjnych, które umożliwiają ominięcie przegrzewacza przez część strumienia spalin. Dobre wynika osiąga się również przez wtryskiwanie rozpylonej chłodnej wody (skroplin) do strumienia pary przegrzanej. Sposób ten stosuje się w dużych kotłach nowej konstrukcji.
Podgrzewacze wody. Zadaniem podgrzewacza wody jest jak największe wykorzystanie ciepła spalin opuszczających kanały spalinowe kotła, a w rezultacie zwiększenie sprawności kotła. Podgrzewacz wody umożliwia również zmniejszenie kosztu instalacji kotłowej wskutek częściowego zastąpienia powierzchni ogrzewalnej kotła przez tańszą powierzchnię podgrzewacza. Dzięki wprowadzeniu do kotła. wody podgrzanej .zmniejszają się w nim także naprężenia cieplne.
Podgrzewacz wody umieszcza się w kanałach spalinowych za przegrzewaczem pary. Spaliny, które wchodzą do podgrzewacza i omywają z zewnątrz jego rury, mają temperaturę 300600, spaliny zaś opuszczające podgrzewacz temperaturę 180200 przy. ciągu naturalnym, a przy ciągu sztucznym nawet 130,.
Podgrzewacz wody składa się z żebrowych rur żeliwnych albo z gładkich rur stalowych. Wadą podgrzewaczy z rur żebrowych jest utrudnione oczyszczanie powierzchni rur. Do tego celu służą parowe zdmuchiwacze sadzy, uruchamiane co. pewien czas przez palacza. Podgrzewacze z gładkich rur stalowych, wygiętych w wężownice podobnie jak, rury. przegrzewacza pary, mogą być stosowanę do najwyższego ciśnienia.
Podgrzewacze powietrza. Podgrzewacz powietrza umożliwia wykorzystanie reszty ciepła spalin opuszczających podgrzewacz wody do ogrzania powietrza zasilającego palenisko: Podgrzewanie powietrza powoduje również wzrost wydajności kotła i temperatury spalania oraz umożliwia ekonomiczne spalanie paliwa o dużej zawartości wilgoci i popiołu, a malej zawartości części lotnych.
Podgrzewanie powietrza jest ograniczone temperaturą topnienia popiołu zawartego w paliwie, której nie można przekroczyć w paleniskach rusztowych, ażeby nie spowodować zalania rusztu żużlem. W kotłach z paleniskami rusztowymi podgrzewa się powietrze do ok. 150 dla węgla kamiennego oraz do ok. 220 dla węgla brunatnego. W kotłach z paleniskami pyłowymi można podgrzewać powietrze do ok. 300, a przy trudno topliwym popiele, bardzo wilgotnym paliwie i silnym opromieniowaniu paleniska nawet do 420.
Podgrzewacz powietrza umieszcza się zwykle między podgrzewaczem wody a czopuchem (kanałem odprowadzającym spaliny do komina).
Rozróżniamy rurowe i płytowe podgrzewacze powietrza. Podgrzewacze rurowe są bardzo wygodne do czyszczenia i mają szerokie zastosowanie. Spaliny płyną rurami, a powietrze przepływa dokoła rur. Podgrzewacze rurowe są ciężkie i zajmują dużo miejsca. Podgrzewacze płytowe składają się z pakietu płaskich blach stalowych, zespawanych w płaskie skrzynki. Spaliny przepływają wzdłuż blach pionowo, z góry na dół, a powietrze poziomo, poprzecznie do ruchu spalin.
Przygotowywanie wody zasilającej
Do zasilania kotłów parowych jest używana woda naturalna lub skropliny otrzymywane przez skroplenie pary odlotowej silników parowych. Zarówno woda naturalna, jak i skropliny mogą zawierać różne zanieczyszczenia, które są szkodliwe dla pracy kotła, powinny więc być usunięte z wody przed wprowadzeniem jej do kotła.
Do zanieczyszczeń mechanicznych wody należą muł, piasek itp., usuwane w osadnikach i filtrach. Skropliny mogą być zanieczyszczone olejem smarnym wskutek znacznego niekiedy zaolejenia pary odlotowej z silników parowych i pomp parowych. Oddzielenie oleju od skroplin wykonuje się w odolejaczach wody, czyli zbiornikach złożonych z kilku komór połączonych przelewami, gdzie olej zbiera się na powierzchni wody.
Do zanieczyszczeń chemicznych wody należą sole rozpuszczone w wodzie, a przede wszystkim kwaśne węglany i siarczany wapnia i magnezu, jak również w mniejszych ilościach chlorki, azotany i krzemiany tych metali, a także sole żelaza i sodu. Woda zawierająca w roztworze znaczną ilość soli jest twarda. W takiej wodzie mydło mało się pieni. Podczas wrzenia wody twardej w kotle rozpuszczone w niej sole wydzielają się w postaci osadu. Rozróżniamy twardość wody przemijającą, trwałą i ogólną.
Twardość przemijająca pochodzi od rozpuszczonych kwaśnych węglanów wapnia i magnezu. Przy ogrzewaniu wody do ok. 70C zaczynają się one rozkładać, ulatnia się dwutlenek węgla i wydziela się osad nierozpuszczalnych węglanów obojętnych w postaci miękkiego, pulchnego mułu, który można usunąć, spuszczając wodę z najniższych punktów Kotła (odmulanie kotła). Twardość trwała pochodzi od rozpuszczonych w wodzie soli innych niż węglany, a przede wszystkim siarczany wapnia. Sole te wydzielają się podczas wrzenia i parowania wody, tworząc twardy kamień kotłowy, który przywiera do ścianek kotła, utrudnia wymianę energii w postaci ciepła wskutek małej przewodności cieplnej oraz powoduje przepalanie blachy kotłowej. Musi om więc być okresowo usuwany przez mechaniczne czyszczenie blachy kotłowej i rur.
Twardość ogólna pochodzi od wszystkich soli wapnia i magnezu rozpuszczonych w wodzie. Jest ona sumą twardości przemijającej i twardości trwałej. Miarą twardości wody jest stężenie normalne jonów wapnia lub magnezu, wyrażone w równoważnikach miligramowych na dm3, tj. w miliwalach na dm3 ( mval/dm3).
Para mokra; wychodząca z kotła, unosi z sobą kropelki wody zawierające sole w roztworze. Jest to zjawisko szkodliwe, gdyż sole uniesione z parą osadzają się w rurach przegrzewacza pary, a nawet przedostają się do silnika parowego. A zatem konieczne jest usunięcie ż wody możliwie największej ilości zanieczyszczeń chemicznych. Proces ten nazywamy zmiękczaniem wody. W celu zmiękczenia wody stosuje się metodę termiczną lub chemiczną.
Termiczna metoda zmiękczania wody polega na ogrzaniu jej do 9090C za pomocą pary odlotowej z silnika parowego, co usuwa jedynie twardość przemijającą. Najlepsze wyniki daje kosztowna destylacja wody, która usuwa twardość ogólną i teoretycznie umożliwia otrzymanie wody zupełnie miękkiej (w rzeczywistości uzyskuje się wodę o twardości ok. 0,04 mval/dm3). Do zasilania nowoczesnych kotłów wysokoprężnych o dużej wydajności używa się głównie skroplin, czyli wody pochodzącej ze skroplenia pary odlotowej turbin parowych. Istniejący zawsze niedobór skroplin pokrywa się wodą destylowaną w wyparkach.
Chemiczna metoda zmiękczania wody jest stosowana na zewnątrz albo wewnątrz kotła. W celu usunięcia twardości przemijającej dodaje sil roztworu wapna do wody w osadniku i filtruje wodę w celu usunięcia wydzielonych nierozpuszczalnych węglanów wapnia i magnezu. W celu chemicznego usunięcia twardości ogólnej stosuje się następujące sposoby: metodę „soda-wapno" ;metodę fosforanową i permutytową.
Metoda „soda-wapno" polega na kolejnym traktowaniu wody podgrzanej do 7090C roztworem wapna i roztworem sody. Zmiękczanie odbywa się w obszernym osadniku i jest zakończone filtrowaniem wody, potrzebnym do usunięcia wydzielonych nierozpuszczalnych węglanów. "Metoda „soda-wapno" umożliwia zmiękczenie wody do 0,21 mval/dm3. Metodę fosforanową stosuje się jako zmiękczenie ostateczne, dokonywane po zmiękczeniu wstępnym za pomocą metody „soda-wapno". Polega ona na dodawaniu do wody roztworu fosforanu trój sodowego i umożliwia uzyskanie twardości ok. 0,04 mval/dm3.
Metoda permutytowa polega na przepuszczeniu wody przez złoże ziarnistego permutytu, czyli krzemianu glinowo-sodowego, przy czym w bardzo krótkim czasie następuje zmiękczenie wódy wskutek wymiany jonów wapnia i magnezu zawartych w wodzie twardej na jony sodu zawarte w permutycie. Permutyt traci po pewnym czasie zdolność zmiękczania wody i powinien być zregenerowany, co łatwo wykonać za pomocą przepuszczania przez filtr permutytowy roztworu soli kuchennej. Metoda permutytowa ma duże zalety i umożliwia otrzymanie wody o twardości do 0,02 mval/dm3, a więc doskonale miękkiej.
Oprócz permutytu stosuje się również inne substancje, zwane ogólnie wymieniaczami jonowymi lub jonitami. Jedne z nich, kationity wodorowe, umożliwiają wymianę wszystkich kationów zawartych w wodzie na kationy wodorowy. Po przefiltrowaniu przez złoże kationitu woda zawiera już nie sole, lecz odpowiednie kwasy. Inne jonity, zwane anionitami, wymieniają wszystkie aniony zawarte w wodzie na anion hydroksylowy OH. Po przefiltrowaniu przez złoże anionitu woda zawierająca kwasy zostaje pozbawiona anionów, a więc staje się odmineralizowana.
Woda do zasilania kotłów wysokoprężnych powinna być pozbaw Tona rozpuszczonych gazów, które powodują korozję blachy, połączeń nitowych i rur. Odgazowywanie wody przeprowadza się w odgazowywaczu, w którym wodę do prowadza się do stanu wrzenia, rozbija na drobne struga i odciąga za pomocą pompy powietrznej wydzielające się gazy.
Urządzenia pomocnicze
Wytwarzanie ciągu i podmuchu. Zadaniem ciągu w kotle parowym jest doprowadzanie powietrza do paleniska i odprowadzanie spalin na zewnątrz. Podczas ruchu powietrza i spalin w kanałach kotła powstają opory przepływu. Opory te pokonuje się, wytwarzając różnicę ciśnienia pomiędzy wlotem powietrza a wylotem spalin. Ta różnica ciśnienia, zwana ciągiem, może być uzyskana za pomocą komina (ciąg naturalny) albo za pomocą. wentylatorów (ciąg sztuczny).
Wartość ciągu h wyraża się w mm słupa wody. Wynosi ona u podstawy komina h= 1350 mm słupa wody. Ciąg naturalny wytwarza się wskutek różnicy ciężaru słupa zimnego powietrza zewnętrznego i ciężaru słupa gorących spalin w kominie (zasada naczyń połączonych). Słup powietrza, jako cięższy, wypycha słup spalin, a wartość ciągu równa się różnicy ciśnienia hydrostatycznego powietrza i spalin.
Ciąg kominowy jest tym większy, im wyższy jest komin oraz im mniejszy ciężar właściwy spalin w kominie, tj. im wyższa temperatura spalin. Silny ciąg potrzebny w nowoczesnych kotłach wymaga kosztownego komina wysokości. ponad 100 m albo bardzo wysokiej temperatury spalin w kominie, co jest związane z dużą stratą ciepła.
W kotłach ruchomych i kotłach o większej wydajności stosuje się zwykle ciąg sztuczny, który . można wytworzyć za pomocą wentylatora tłoczącego powietrze pod ruszt (podmuch) albo za pomocą wentylatora wysysającego spaliny z paleniska (ciąg ssący). Podmuch stosuje się do węgla spiekającego się, drobnoziarnistego i małowartościowego. Wytwarza on nadciśnienie w palenisku i może spowodować zadymienie kotłowni. Dlatego podmuchu nie należy stosować przy ręcznej obsłudze paleniska.
Ciąg ssący wytwarza podciśnienie w palenisku i kanałach spalinowych, co może wywołać zasysanie przez nieszczelność obmurza zimnego powietrza do paleniska i obniżenie sprawności kotła. Jednoczesna praca podmuchu i ciągu ssącego umożliwia utrzymanie w palenisku ciśnienia niemal atmosferycznego, nie ma więc tych wad i jest dziś najczęściej stosowana.
Zawory. Rozróżniamy następujące rodzaje zaworów stosowanych w budowie kotłów parowych: zawory bezpieczeństwa, odcinające, regulacyjne i dławiące,. zwrotne, spustowe, odmulające, odpowietrzające i wszelkiego rodzaju zawory kurkowe, zwane kurkami:
Zawór bezpieczeństwa zabezpiecza kocioł od nadmiernego wzrostu ciśnienia w kotle, wypuszczając nadmiar pary na, zewnątrz w razie przekroczenia ciśnienia dopuszczalnego. Zgodnie z przepisami dozoru technicznego każdy kocioł powinien, być zaopatrzony co najmniej w dwa zawory bezpieczeństwa ustawione w dostępnym .miejscu na kołpaku parowym lub płaszczu kotła. W kotłach stałych stosuje. się zawory dźwigniowe z ciężarami, w kotłach przewoźnych - sprężynowe.
W otwierającym się zaworze dźwigniowym siła nacisku pary na grzybek, zależna . od ciśnienia w. kotle i działająca na krótszymi ramieniu, jest zrównoważona przez nacisk wywołany ciężarem działającym na dłuższym ramieniu. Ciężar zaworu bezpieczeństwa jest nastawiony na najwyższe. dopuszczalne ciśnienie w kotle i zaplombowany. Może go nastawić i przestawić jedynie rewident kotłowy. Przekrój wylotowy zaworu powinien być tak duży, żeby przy nagłym zupełnym wstrzymaniu poboru pary i przy swobodnym odpływie jej nadmiaru przez zawór ciśnienie w kotle nie wzrosło więcej niż o 10% ciśnienia dopuszczalnego.
Zawory odcinające służą do zamykania i otwierania przepływu pary lub wody, co wykonuje się przez pokręcenie trzpienia za pomocą kółka ręcznego Zawory regulacyjne i dławiące umożliwiają należytą regulację natężenia przepływu lub spadku ciśnienia w zaworze. Zawór zwrotny umieszcza się przed zaworem. odcinającym kotła. Woda wtłaczana przez pompę podnosi grzybek zaworu zwrotnego 2 przez otwarty zawór odcinający wpływa do kotła. Po ustaniu dopływu wody zawór zwrotny pod wpływem ciśnienia w kotle zamyka się samoczynnie, uniemożliwiając zmianę kierunku przepływu. Zawory spustowe i odmulające umieszcza się w najniższym miejscu kotła .Przy otwieraniu zaworu dodatkowe małe kółko ręczne umożliwia obrócenie grzybka i rozgniecenie kawałków kamienia kotłowego, które dostały się między grzybek a gniazdo.
Przyrządy kontrolno-pomiarowe. Zawory wchodzą w skład wyposażenia, czyli osprzętu (armatury) kotła. Ważnym składnikiem osprzętu niezbędnym do kontroli pracy kotła, są przyrządy kontrolno-pomiarowe, a przede wszystkim wodowskaz i manometr.
Wodowskaz (rys.21) służy do obserwacji w kotle poziomu, wody, który ,nie. powinien opaść poniżej najniższej dozwolonej granicy. Zgodnie z przepisami dozoru technicznego każdy kocioł musi być zaopatrzony w dwa przyrządy wodowskazowe, umieszczone na przedniej dennicy lub na czole kotła tak, żeby były łatwo dostępne i dobrze widocznie.
Rys. 21. wodowskaz ze szkłem okrągłym
Wodowskaz składa się z rurki szklanej umieszczonej między dwiema głowicami brązowymi. Górna głowica łączy rurkę z przestrzenią parową kotła, a dolna z przestrzenią wodną. Działanie wodowskazu polega na zasadzie naczyń połączonych. Do ciśnienia powyżej 12 at używa się wodowskazów wykonanych z odpornych płaskich szkieł, osadzonych w brązowym pudełku. Na oprawie wodowskazu są zaznaczone dozwolone poziomy wody w kotle: najniżsży i najwyższy.
Kurki probiercze ustawia się w ten sposób, że dolny z nich znajduje się na najniższym poziomie wody, a górny o 100200 mm wyżej. A zatem po otwarciu dolnego z nich zawsze powinna wypływaj woda, której część przy wylocie z kurka zamienia się w szeroką strugę pary wypływającą z silnym szumem, a po otwarciu górnego kurka, powinna wypływać para (wąska, cicho wypływająca struga).
Ciśnienie pary w kotle mierzy się manometrem , połączonym z kotłem długą rurką syfonową, w której zbierają się skropliny. Do innych przyrządów kontrolno-pomiarowych należą paromierze (do mierzenia ilości pary pobieranej z kotła), wodomierze, wagi do paliwa, ciągomierze (do mierzenia siły ciągu), termometry i pirometry (do mierzenia temperatury wody, pary, powietrza i spalin), solomierze do (mierzenia zawartości soli w wodzie i parze), analizatory spalin, przyrządy do określania gęstości dymu i in.
Urządzenia uzupełniające. W skład urządzenia kotłowego wchodzi wiele urządzeń uzupełniających. Należy tu przede wszystkim urządzenie do zasilania kotłowni w paliwo, czyli do nawęglania. W większych kotłowniach jest to urządzenie całkowicie zmechanizowane, składające się z odpowiednich dźwignic i przenośników.
Usuwanie popiołu, żużla ń przesypów z kotłowni nosi nazwę od popielania. W większych kotłowniach czynność ta jest również zmechanizowana Paleniska rusztowe są zawsze zaopatrzone w kilka lejów pod rusztowych. Lej tylny gromadzi żużel i popiół, leje przednie popiół i przesypy węgla, które nieraz są ponownie spalane. Paleniska pyłowe także gromadzą żużel w swym leju. W razie potrzeby rozdrabnia się żużel mechanicznie. Odpopielenie ręczne polega na zsypywaniu popiołu i żużla do wózków i przetaczaniu ich na składowisko. Odpopielanie zmechanizowane może być przenośnikowe, pneumatyczne (metodą próżniową lub ciśnieniową) albo hydrauliczne (spłukiwanie popiołu i żużla wodą).
Czynność oczyszczania spalin kotłowych z cząstek lotnego popiołu, koksiku i sadzy nosi nazwę odpylania spalin. Stosuje się następujące urządzenia odpylające: mechaniczne (odpylanie na sucho za pomocą cyklonów, podwójnych cyklonów lub multicyklonów, czyli baterii cyklonów o małej średnicy); odpylacze mokre, czyli skrubery o powierzchniach zraszanych wodą; elektrofiltry, działające na zasadzie wytwarzania pola elektrostatycznego dookoła elektrody (połączonej ze źródłem prądu stałego o napięciu 3860 kV), elektrycznego ładowania się cząstek popiołu i przyciągania ich do elektrod.
Obliczanie wytrzymałościowe kotłów parowych. Grubość g ścianki walczaka oblicza się wytrzymałościowo wg wzoru na grubość naczyń poddanych działaniu ciśnienia wewnętrznego. Do walczaków spawanych elektrycznie stosuje się. wzory urzędowe
pod warunkiem, że
gdzie: a - naddatek grubości na rdzewienie równy 1 mm dla blach grubości mniejszej ,niż 30mm, do blach grubszych nie stosuje się go;
p - największe ciśnienie w walczaku w at nadciśnienia;
dz - średnica zewnętrzna;
dw - średnica wewnętrzna walczaka w temperaturze 20, w mm;
k - dopuszczalne naprężenie w ściance, w kG/mm2;
z - obliczeniowy współczynnik wytrzymałości ścianki; w miejscach nie osłabionych otworami i złączami spawanymi z = 1, a w miejscach osłabionych z < 1 i jego wartość oblicza się wg osobnych wzorów.
Dopuszczalne naprężenie oblicza się wg wzoru
gdzie: Re granica piasty czynności materiału w . danej temperaturze np. dla stali B 36 K w temperaturze 20C Re = 21 kG/mm2;
x - współczynnik bezpieczeństwa, dla stali z gwarantowaną udarnością x = 1;65, dla stali bez gwarantowanej udarności x = 1,8.
Obliczanie cieplne kotła parowego. Orientacyjne obliczanie cieplne kotła parowego umożliwia wyznaczenie głównych parametrów kotła i paleniska.
Najpierw ustala się natężenie powierzchni ogrzewalnej i dla założonej; wydajności D oblicza się wielkość powierzchni ogrzewalnej H. Następnie z wykresu i-s wyznacza się entalpię ż pary produkowanej przez kocioł, ustala się sprawność kotła i wg wzoru na sprawność oblicza się godzinowe zużycie paliwa B. Wreszcie ustala się natężenie rusztu B/R a mając już wyznaczone zużycie paliwa B, oblicza się powierzchnię rusztu R. Zwykle otrzymuje się
Szczegółowe obliczanie cieplne kotła parowego prowadzi się na podstawie teorii spalania i teorii wymiany energii w postaci ciepła, oraz na podstawie współczynników doświadczalnych, uzyskanych przy badaniach kotłów już zbudowanych lub w drodze laboratoryjnej.
Użytkowanie kotłów parowych
Przepisy kotłowe. Użytkowanie kotłów parowych musi być zgodne z obowiązującymi ogólnymi przepisami urzędowymi, wydanymi przez władze administracyjne, oraz z instrukcjami ściśle dostosowanymi do warunków miejscowych. Nad przestrzeganiem przepisów ogólnych czuwają: Urząd Dozoru Technicznego i podległe mu biura Dozoru Technicznego oraz placówki terenowe. Inspektorzy dozoru technicznego są upoważnieni do przeprowadzania rewizji kotłów, sprawdzania kwalifikacji obsługi itp. Każdy kocioł powinien mieć urzędową książkę kotłową, wdaną przez biuro Dozoru Technicznego.
Przepisy urzędowe przewidują następujące warunki budowy kotłowni i kotła. Kotłownia. nie może przylegać do budynków mieszkalnych i powinna stać w odległości co najmniej 5 m od sąsiednich gruntów i dróg publicznych. Powinna być widna, mieć lekki i ogniotrwały dach, a od przyległych pomieszczeń musi być oddzielona ścianami przeciwpożarowymi, wystającymi ponad dach. Podłoga kotłowni powinna być wykonana z materiałów niepalnych, a drzwi bez progu otwierane na zewnątrz pod naciskiem (bez użycia klamki). Wysokość warstwy wody w kotle ponad linią ogniową ma wynosić co najmniej 100 mm. Kocioł musi mieć potrzebne włazy, zawory i niezbędne przyrządy kontrolno-pomiarowe. Przepisy określają również warunki oraz terminy rewizji i prób wodnych kotła.
Obsługa kotłów: Zgodnie z przepisami obsługę kotła można powierzać tylko osobom o odpowiednich kwalifikacjach (egzamin złożony przed inspektorem i odbyta praktyka). Palacz, który obsługuje kocioł pracujący, nie może wykonywać żadnych zajęć ubocznych ani pozostawiać kotła bez dozoru, dopóki ogień nie wygaśnie, a ciśnienie nie. obniży się do atmosferycznego. Na czas czyszczenia kanałów spalinowych należy wyznaczyć dozór w celu zapobieżenia nieszczęśliwym wypadkom. W żadnym razie nie wolno pracować z uszkodzonym manometrem czy zaworem bezpieczeństwa lub bez wodowskazów oraz nie wolno zamocowywać poszczególnych części osprzętu; gdy kocioł znajduje się pod ciśnieniem.
Szczegółowe przepisy i instrukcje określają obowiązki i czynności palacza przy rozpalaniu, w czasie pracy i przy wygaszaniu kotła, podczas przyjmowania i zdawania zmiany, przy czyszczeniu kotła itp, jak również omawiają obsługę urządzeń pomocniczych.
Praca kotła musi być natychmiast zatrzymana {tzw, awaryjne zatrzymanie), gdy ciśnienie w kotle wzrośnie ponad dopuszczalną granicę i wzrasta nadal pomimo zmniejszenia podmuchu i ciągu oraz wzmożonego zasilania kotła wodą; gdy przestają działać wszystkie urządzenia zasilające; gdy poziom wody gwałtownie opada pomimo zasilania; gdy przestają działać wszystkie wodowskazy lub wszystkie zawory bezpieczeństwa; gdy nastąpiło zawalenie się obmurza kotła albo gdy uwidaczniają się wydęcia, pęknięcia lub przeciekanie części kotła.
We wszystkich wymienionych wypadkach należy wstrzymać podawanie paliwa, wyłączyć podmuch i zmniejszyć ciąg, wygarnąć żar z paleniska i stopniowo wypuszczać parę przez zawory bezpieczeństwa lub zawór :awaryjny.
Najcięższą awarią jest wybuch kotła, którego siła jest tym większa, im większa jest przestrzeń wodna kotła. Wybuch kotła jest zwykle spowodowany obniżeniem się poziomu wody poniżej linii ogniowej. Nie chłodzone wodą ścianki kotła ulegają wówczas przegrzaniu i osłabieniu, co może spowodować ich rozerwanie. Woda, która znajduje się w kotle i ma wysoką temperaturę i ciśnienie, wypływając do przestrzeni o ciśnieniu atmosferycznym, gwałtownie paruje 2 zwiększa swą objętość, co przy wybuchu może spowodować wielkie zniszczenie zarówno .kotła, jak i kotłowni, oraz nieszczęśliwe wypadki z ludźmi. Wybuch kotła może być wywołany także nadmiernym wzrostem ciśnienia pary (np. przy uszkodzeniu obu zaworów bezpieczeństwa i manometru), utworzeniem się zbyt grubej warstwy kamienia kotłowego na ściankach powierzchni ogrzewalnej lub korozją ścianek.
Rewizje i próby wodne. Kocioł nowy lub przebudowany nie może być oddany do użytku bez uprzedniej rewizji i próby wodnej wykonanej przez inspektora Dozoru Technicznego. Kotły będące w użyciu podlegają okresowym rewizjom zewnętrznym i wewnętrznym oraz próbom wodnym.
Rewizja zewnętrzna polega na zbadaniu stanu instalacji kotłowej w czasie pracy oraz na jednoczesnym sprawdzeniu obsługi kotła. Rewizji zewnętrznej dokonuje się co dwa lata. Rewizja wewnętrzna polega na zbadaniu stanu blach kotła, ich połączeń, płomienic, płomieniówek, opłomek, zaworów, obmurza itp. Dokonuje się jej co trzy lata.
Próbę wodną wykonuje się po rewizji wewnętrznej. Ma ona na celu sprawdzenie szczelności kotła, a polega na całkowitym napełnieniu kotła wodą i na zwiększaniu ciśnienia wody za pomocą ręcznej pompy tłokowej. Ciśnienie wody jest znacznie wyższe od roboczego ciśnienia kotła i ściśle określone normą. Kocioł powinien wytrzymać próbę wodną w ciągu 5 minut bez cieknięcia, pęknięć i trwałych odkształceń blachy. Próbę wodną wykonuje się co 6 lata
Przeczytaj podobne teksty
Czas czytania: 75 minut
Ciekawostki ze świata
Treść zweryfikowana i sprawdzona
Zgodnie z misją, Redakcja serwisu dokłada wszelkich starań, aby dostarczać rzetelne i sprawdzone treści edukacyjne.
Dodatkowe oznaczenie "Sprawdzona treść" wskazuje, że dany materiał został zweryfikowany przez Redakcję lub ekspertów współpracujących z serwisem.
Weryfikacja tekstu odbywa się na następujących poziomach:
1. Sprawdzenie tekstu pod kątem ewentualnych błędów ortograficznych, stylistycznych, interpunkcyjnych lub innych.
2. Weryfikacja tekstu pod kątem błędów rzeczowych.
3. Sprawdzenie materiału pod kątem ich aktualności.
Dodatkowe oznaczenie "Sprawdzona treść" wskazuje, że dany materiał został zweryfikowany przez Redakcję lub ekspertów współpracujących z serwisem.
Weryfikacja tekstu odbywa się na następujących poziomach:
1. Sprawdzenie tekstu pod kątem ewentualnych błędów ortograficznych, stylistycznych, interpunkcyjnych lub innych.
2. Weryfikacja tekstu pod kątem błędów rzeczowych.
3. Sprawdzenie materiału pod kątem ich aktualności.