Mi a fontos? Tüzelôanyag szerint:

BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék D.épület 301. T/F:4632613

I. KAZÁNOK

H#- és áramlástechnika /kazánok

A kazán tüzel#berendezésb#l és a füstgázzal (égéstermékkel)

munkaközeget (vízet) melegít# h#cserél#b#l áll. A tüzelési folyamatot jelenleg csak az anyag és energiamérleg meghatározása céljából vizsgáljuk, a témakör részletesebb tanulmányozására az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Tüzeléstechnika illetve Tüzel és kazánszerkezetek tárgyainak keretében a következ# félévekben van lehet#ség.

Mi a fontos? Er#m?i g#zkazánok:

Kevés, de nagy teljesítmény: Pl. 670 t/h

DERT, AES,

Háztartási melegvízkazánok: Kis teljesítmény: Pl. 20 kW, de nagyon sok van bel#lük!

Kazánok osztályozása: Tüzelôanyag szerint: - Szilárdtüzelésû - Olajtüzelésû - Gáztüzelésû Alkalmazott hôhordozó közeg szerint: - Levegô:

Léghevít#: Pl. Festék beéget# technológia

- Melegvíz / forróvíz: Lakás egyedi f?tése, központi f?tés, távf?tés. - Gôz telített / túlhevített:

Ipari technológia f?tése: Konzerv, sör, szesz, gyógyszer

gyártás, - Termoolaj: Ipari technológia f?tésére. H#hasznosító konstrukciója szerint: - Nagy(víz)ter? - lángcsöves, füstcsöves - (Víz)csöves - Egyéb: - öntöttvastagos, lemezes, alumínium, stb. Vízoldali áramlás szerint: - Természetes cirkulációs - Serkentett cirkulációs - Kényszerátáramlású Füstgázoldali nyomás szerint: - Szívott (depressziós) t?zter? - túlnyomásos t?zter? (csak gáztömör szerkezet) Kazán funkcionális részei: Tüzelôberendezés T?ztér - tüzel#tér: Égés teljes és tökéletes lejátszódására és h#csere a láng h?tésére. Égésleveg# ellátás: F?t#felületek: F# és kiegészít# f?t#felületek. I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

1



Kiegészít# és segédberendezések: Vízel#készítés, stb. Füstgáz tisztító: Porleválasztó, kénmentesít#, stb. Füstgázelszívó H#hordozó közeg rendszer: Keringetô-/tápszivattyú Puffer-/táptartály Víz elôkészítô rendszer Lelúgozó, leiszapoló Gáztalanító Biztonsági szerelvények

A munkaközeg melegítési igényének kielégítése kazán alkalmazásával. Az igény lehet: •

Helyiség f?tés: melegvíz kazán:(Tvízki<95°C, p>ps(Tvízki)) a legolcsóbb, nem veszélyes és a legjobb hatásfokú: Tvízki alacsony és T=Tfgki-Tvízki 20-50°C . Forróvíz kazán: (Tvízki>115°C) távf?tés esetén használatos. p>ps(Tvízki)

•

Technológiai folyamat f?tése: Melegvíz, forróvíz és telített g#zt termel# kazán. A h#mérséklet pontos tartására a telített g#z különösen alkalmas. p=ps(Tg#z)

•

Villamosenergia termelése: Nagy nyomású és jelent#sen túlhevített g#z (Ez ad jó körfolyamat hatásfokot, lásd a Carnot körfolyamatot: h#bevezetés és h#elvonás közepes h#mérséklete.) Kombinált h#- és villamosenergia termelés is lehetséges.

• Számítási feladatok: 1./ Határozza meg a metán égéséhez szükséges leveg -, valamint a keletkez égéstermék fajlagos (1kg tüzel anyagra vonatkozó) mennyiségét elméleti =1 és valóságos pl. =1.2 esetben! Tüzel#anyag + Égési leveg# = Égéstermék Elméleti az égés, mert az égés teljes és tökéletes: összes C CO2 valamint összes H H2O lesz. Az égési egyenlet:

CH 4 + 2O 2 = CO2 + 2 H 2 O Molszámokkal:

1kmol +2kmol 1kmol+2kmol

Reagensek = I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

3 kmol

3kmol 2

= Termékek


(Az égés során


=0 kmol térfogat növekedés!)

Az égési egyenlet tömegekkel:

16kg + 64kg = 44kg + 36kg 80kg =

80kg (Tömeg nem változik!)

Az összes: C CO2 valamint az összes H H2O lesz. (A harmadik éghet# elem a kén, ami most hiányzik: S=0 ) Az égés kémiai (sztöchiometriai) egyenlete: Anyagmérleg számítása. Az energetikai tüzelés nem oxigénnel hanem leveg#vel történik. A leveg# összetétele: Térfogat %:

21 % oxigén 79% nitrogén (nemesgázokkal: atmoszférikus N2)

Tömeg %:

23.2% "

76.8%

"

A leveg#t ilyen módon leírva: 76.8 1 * O2 + 79 21 * N 2 térfogat, és 1 * O2 + 23.2 * N 2

tömeg szerinti összetétellel vehet#

figyelembe. A sztöchiometriai (kémiai) egyenlet leveg#vel tüzelve a metánt: Molszámokkal: CH 4 + 2 * (O 2 + 79 N 2 ) = CO 2 + 2 * H 2 O + 2 * 79 * N2 21 21 1kmol CH4 +2kmol O2 +7,524kmol N2 1kmol CO2 + 2kmol H2O + 7,524kmol N2 Összesen:

10,524 kmol

10,524 kmol (Növekmény=0kmol, most változatlan!)

Tömeggel: 16kg CH4 + 64kg O2 + 211,3kg N2 Összesen:

291,3 kg

44kg CO2 + 36kg H2O + 211,3kg N2 =

291,3 kg

(Nem változik!)

Mindkét oldalt elosztva a metán moltömegével (16 kg/kmol): 1kgCH4 + 17,2kg leveg# = 2,75kgCO2 + 2,25kgH2O +13,27kgN2 Összesen:

18,2kg

=

=18,2kg

Az 1kg metán tüzel#anyag égéséhez fajlagosan szükséges elméleti leveg# mennyisége: µLo=17,2kg leveg#/kg tüzel# anyag,

Elméleti fajlagos égésleveg mennyiség.

A keletkez# elméleti fajlagos égéstermék alkotók mennyisége pedig: µCO2= 2,75 kg/kg µH2O= 2,25 kg/kg µN2= 13,2 kg/kg µVo= µCO2+ µH2O+µN2= 18,2kg./kg

Az elméleti fajlagos égéstermék mennyisége: Az elméleti fajlagos égéstermék összetétele térfogat %-ban és [CO2] = 1/10,524 I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

tömeg %-ban:

= 9,5 %

44/290,67 3

=15,14%


[H2O] = 2/10,524 [N2]


= 19 %

36/290,67

= 7,524/10,524 = 71,49 %

210,67/290,67

= 12,39% =72,48%

Elméleti égéstermék összetétel a gázelemzéshez h?téssel megvalósított (lekondenzáltatott víz!) száraz állapotban a vízzel csökkentett mennyiségre vonatkoztatva határozható meg: nszáraz=10,524 -2=8,524 kmol

Száraz füstgáz mennyisége.

[CO2] = 1/8,524

= 11,73 %

Maximális [CO2] koncentráció.

[H2O] = 0/8,524

=0

Száraz füstgázt mér a m?szer!

[N2]

%

= 7,524/8,524 = 88,27 %

Az energetikai tüzelés az elméletileg szükségesnél több leveg#vel eredményez tökéletes és teljes elégést. A többlet leveg# mennyiségét jellemzi a >1 légfelesleg tényez : = µ L / µ Lo

vagy

=L/L0

Az 1kg metán tüzel#anyag égéséhez fajlagosan bevezetett tényleges leveg# mennyiség µL: µL= µLo A keletkez# fajlagos égéstermék tényleges mennyisége : µfg= µfgo+ ( -1) µLo Például a metánra =1.2 érték esetén: 17,2kg leveg# µL= µLo=17,2*1.2=20,64 kg/kg és:

µfg= µfgo+ (µL - µLo) =µfgo+ ( -1) µLo= 18,2+(1.2-1) 17,2 =21,64 kg/kg

A kazán h#mérlege: A kazánba bevezetett h#teljesítmény két részre osztható: Qbe=Qhasznos+Qveszteségek A kazán veszteségei:

Qveszteségek = Qfüstgázh#v+Qelégetlenv+Qfalv

A tüzelésbe bevezetett h#teljesítmény:

Qtüzbe=B F+Qtüza. el#melegítés+Qlev.küls# el#melegítés

2./ Határozza meg egy háztartási melegvízkazánra a jellemz tömeg- és energiaáramokat! (Tüzel anyag: metán) A kazánba belép# víz h#mérséklete:

tvbe=55

°C

A kazánból kilép# víz h#mérséklete:

tvki=70

°C

A kazánba belép# víz tömegárama:

Gv=18 kg/perc

A kazánt elhagyó füstgáz h#mérséklete:

tfgki=145 °C

A tüzel#anyag oktán, légfeleslegtényez#:

=1.2

Az oktán fût#értéke kalorimetrálás szerint: F=44630kJ/kg A környez# leveg# h#mérséklete: I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

tk=20 °C 4



A kazán küls# felülete:

Ak=1 m²

A kazán küls# felületének h#mérséklete:

twk=50 °C

és ott az átlagos h#átadási tényez#:

k=15 W/m²°C tvki

tfgki Füstgáz ki

tw tk

Fûtõfelület

Qfal

Égõ B,F

Tûztér

Víz be

Pvill

Gv

tvbe

Megoldás: A kazán tüzelés és víz oldalán állandósult üzemállapotban a be- és kilép# tömegés entalpia áramok megegyeznek: Qtüz+Qlev+Qvízbe+Pvill = Qvizki+Qfgki+Qfalv+Qégh Átrendezés után a vízáram felmelegítésének hasznos h#teljesítménye: Qhasznos= Qvízki - Qvízbe =G3*(hv4-hv3) ahol: hv=cvíz*tvíz

és

cvíz=4.2 kJ/kg°C, amivel:

Qhasznos=G3*cvíz*(t4 – t3)=18/60*4.2*15=18.9kW A tüzel#anyaggal bevezetett (Fizetünk érte) h#teljesítmény: Qtüz=B1*F1=B1*50152kJ/kg

t4

t2 Füstgáz ki

tw t1

Fûtõfelület

Égõ B1, F1

Tûztér Pvill

I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

Víz be t3

G3

5

Qfal



A kazánban eltüzelt tüzel#anyag tömegáramot még nem ismerjük! A kazánba bevezetett h#teljesítmény: A kazán veszteségei:

Qtüz=Qhasznos+ Qveszteségek

Qveszteségek = Qfüstgázh#v+Qelégetlenv+Qfalv

Legnagyobb érték általában a kéménybe távozó füstgáz által elvitt h#teljesítmény. A veszteségek meghatározásával lehet a szükséges tüzel#anyag-áramot kiszámítani. Ehhez el#ször az égéstermék 1kg tüzel#anyagra vonatkozó entalpiáját határozzuk meg. A reagens és égéstermék alkotók p=állandó melletti és 0-t [°C] közötti integrál közepes fajh#je a h#mérséklet függvényében: ti

cplevi

cpco2i

cph2oi

cpn2i

0.815

1.859

1.039

0

1.004

200

1.012

0.91

1.894

1.043

400

1.028

0.983

1.948

1.057

600

1.05

1.04

2.009

1.076

800

1.07

1.085

2.075

1.097

1000

1.091

1.122

2.144

1.118

1200

1.108

1.153

2.211

1.136

1400

1.124

1.178

2.274

1.153

1600

1.138

1.2

2.335

1.167

1800

1.15

1.218

2.391

1.18

1.161

1.233

2.442

1.191

2000

vagy grafikusan: 2.5

cplev i

2

cpco2 i 1.5 cph2o i cpn2 i

1

0.5

0

500

1000

1500

2000

t i

A fajh# számértékek jelentése a leveg# közepes fajh#jén bemutatva: cplev


1. t

t c p ( t ) dt 0

6

1. t

h lev ( t )

[kJ/kg]

t[°C]



A feladatban szerepl# 20-150°C h#mérséklet tartományban a közepes fajh# állandónak tekinthet#, ezért az 1kg tüzel#anyagra vonatkoztatott entalpiák számíthatók: Hlevo(20°C) = cplev(t)*µLo*t=1.007*17,2*20 Hlevo(145°C) = cplev(t)*µLo*t

= 346.4 kJ/kg

=1.007*17,2*145

=2511,5

kJ/kg

HCO2(145°C) = cpco2(t)*µCO2*t =0.86*2,75*145

=342,9 kJ/kg

HH2O(145°C)= cph2o(t)*µH2O*t =1.87*2,25*145

=610

HN2(145°C) = cpn2(t)*µN2*t

=2001,1 kJ/kg

=1.04*13,27*145

kJ/kg

Az elméleti égéstermék mennyiség entalpiáját egyszer?bben is felírhatjuk: Hfgo(t)=[cpco2(t)*µCO2 + cph2o(t)*µH2O + cpn2(t)*µN2 ]*t ahol a jobb oldal [] zárójeles mennyisége az elméleti égéstermék h#kapacítása. A konkrét esetre az elméleti égéstermék mennyiség entalpiája: Hfgo(145°C) =HCO2(145°C)+HH2O(145°C)+HN2(145°C) = 2954 kJ/kg A valóságos füstgázmennyiség kazán tüzeléseknél mindig több az elméletinél a feleslegben adott leveg# miatt. A légfelesleg azért szükséges, mert a tüzel#anyag minden részét szeretnénk végtermékké oxidálni a t?ztérben tartózkodás véges (<3 sec) ideje alatt. A légfelesleget jellemz# tényez#:

=

µL µ Lo

1 amivel a tüzelés fajlagos leveg#szükséglete =1.2 mellett:

µL=17,2*1.2=20,64 kg/kg A tényleges égéstermék entalpiája " " légfeleslegtényez# mellett: Hfg(145°C) = Hfgo(145°C) + ( -1)*Hlevo(145°C)=3456 kJ/kg Vagy a közepes fajh#vel: Hfg(145°C) = cpfg*µfg*t=1.103*21,6*145=3460 kJ/kg cvíz*tvíz és cvíz=4.2 kJ/kg°C Az „F” f?t#érték? tüzel#anyaggal bevezetett entalpiaáram: Q1=B*(F + Hlev(t1)) ahol: B [kg/s] az eltüzelt tüzel#anyag tömegárama. Amiben az égési leveg#vel bevezetett entalpiaáram is benne van. A kazán h#veszteségei a füstgáz- és a fal h#veszteség. A füstgáz h#veszteséget dönt#en meghatározza a távozó füstgázzal kilép# entalpiaáram: Q2fg=B*Hfg(t2) A kazán falán a h#veszteség: Qw= k*Ak*(twk-t2)=0.015*1*(50-20)=0.45 kW Az entalpia mérleg: Q1=Qfgki+Qh+Qfalv I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

7



B*F + B*m*Hlevo(t2) = B*Hfg(t2)+ G3*(h4v -h3)+ k*Ak*(twk-t1) A fenti entalpia mérlegben egyedül a B tüzel#anyagáram ismeretlen, így az is kiszámítható. B= [G3*(h4v - h3v)+ k*Ak*(twk-t1) ]/[F + *Hlevo(t1) - Hfg(t2)] B=0.000409kg/s = 1.473 kg/h A még hiányzó entalpiaáramok: Q1=B*F =

20.54 kW

Qlevbe=B* *Hlevo(t1) = 0.167 kW Q2fg=B*Hfg(t2) =

1.359 kW

A tömegáramok közül a még ismeretlen égési leveg# és égéstermék tömegáram: Glev= B* µL = 0.00844 kg/s =30,4 kg/h Gfg = B[µVo + ( -1)* µLo] = 0.00885kg/s= 31.88 kg/h Égéstermék normál térfogatárama: Vfg0=Gfg/ Égéstermék térfogatárama 145°C-on:

fg0

= 24.89 m³/h

Vfg=Gfg/

fg0

418/273=38.11 m³/h

A kazán hatásfoka az entalpiaáramokkal (direkt meghatározási módszer, ha a számítást a mérhet# adatok alapján végezzük el): = Qhasznos/ Qtüza= 18.9/20.54= 0.92 azaz 92%. A mért mennyiségek: tvbe, tvki, B, Gv, F. és = Qhasznos/Qbe = G3*cvíz*( tvki – tvbe)/(B*F) Mind az öt mennyiség relatív mérési hibáját ±1%-ra becsülve, a kazán hatásfok értéke a (túl)becsült hibakorláttal: =92% ±4.5%. (!) A meghatározás módszeréb l adódik ekkora hiba. A kazán hatásfok indirekt meghatározása a veszteségek meghatározása alapján: d = [Qtüza - Qfgv - Qfalv]/ Qtüza =1 – (Qfgv - Qfalv)/ Qtüza d=1-[Hfg(tfgki)- *Hlevo(tk)]/F - Qfalv/(B*F) A veszteségtényez#k összege a hagyományos melegvizes kazánok hatásfokának szokásos értéktartományában kereken 0.08 azaz 8%. A mért mennyiségek: tvbe, tvki, B, Gv, F, , tfgki, falveszteség, melyek mérési hibáját egyenként ±5%-ra (összesen 25%) becsülve, a kazán hatásfok értéke a (túl) becsült hibakorláttal: =92% ±2%. Az indirekt kazánhatásfok meghatározási módszer hibája kisebb! Ma lehet#leg csak kondenzációs melegvízkazánt tervezzünk és építsünk be lakásf?tésre és használati melegvíz termelésre, mert ezzel az éves földgáz fogyasztás 20-30%-kal csökkenthet#!


8



Nagyvízter? lángcsöves-füstcsöves g#zkazán „robbantott” képe:

Nagyvízter? g#zkazán vázlata:

Füstgáz forduló kamra

vízszint 2. füstcsõ huzam 1. füstcsõ huzam

lángcsõ

Víz tükör

tápszelep

2. füstcsõ huzam

tápszivattyú

p

füstgáz kilépés

nyomás mérõ

biztonsági szelep

pgõz

1. füstcsõ huzam

lángcsõ

kazándob

iszapoló

lúgozó

Lángcsöves kazán „kiterített” vázlata a h#technikai és áramlástechnikai számításokhoz: Tfal Tvíz Qlcs

víz

LÁNGCSÕ

II. FORDULÓKAMRA

Ptûztér LEVEGÕ

QIIfk

fg

Ttüki

víz

Q1fcs

1 1

T3

T4

p3

p4

QIfk I.FORDULÓKAMRA


ÉGÉSTERMÉK

Tlev T2

T1

p2

p1 d1, L1, n1 1. FÜSTCSÕHUZAM

9

d2, L2, n2 2. FÜSTCSÕHUZAM

Tfgki, pfgki

LÁNG

ÉGÕ

GYÛJTÕKAMRA

Q2fcs

TÁVOZÓ ÉGÉSTERMÉK

TÜZELÕANYAG F [kJ/kg]

HÕSUGÁRZÁS

vízállásmutató

fõgõz G gõz tolózár

gõz kilépés



.3. Példa: Ipari technológia f?tés igénye: pg=12bar nyomású ts=188°C h#mérséklet? száraz telített g#z Gg#z=5t/h tömegáramban. A g#zt termel# kazán a gáztalanítóból 105°C h#mérséklet? tápvizet kap. A kazán lángcsöves-füstcsöves kialakítású. A tüzel#anyag f?t#értéke: F=41000kJ/kg,

légfeleslegtényez#: =1.16

µLo=14.31 kg/kg

µfgo= 15.31 kg/kg

cplev=1.04 kJ/kg.K

cpfg=1.1 kJ/kg.K

A távozó füstgáz h#mérséklete:

tfgki=230 °C

Környezeti h#mérséklet:

tk= 20°C

A víz jellemz#i: Telített folyadék:

hsf =h’=798 kJ/kg

v’=0.001137 m3/kg

Telített g#z:

hsg =h”=2783 kJ/kg

v”=0.166m3/kg

Tápvíz:

htv=440 kj/kg

r=1985 kJ/kg

Kazándob átmér#je: Dd=2500 mm Kazándob hossza:

Ld=3445 mm

A kazán küls# felületén a h#veszteség:

Qfalv=32.4 kW

(A tüzelési teljesítmény 1%-a)

Kérdések: Mekkora az igényelt g#zárammal képviselt h#teljesítmény? Mekkora a kazánban a füstgázból a víznek átadott h#teljesítmény? Mekkora a kazán tüzelési teljesítménye (terhelése)? Mekkora a kazán hatásfoka? Mekkora a kazándob falvastagsága? Megoldás: A g#zkazán h#teljesítményei állandósult üzem esetén A kazán hasznos h#teljesítménye: Qhasznos

Qgõz Qtápv

(

Ggõz hsg

)

htv

5000 ( 2783 3600

440)

A h#mérleg állandósult üzemben:

Átrendezve a hõleadó és hõfelvevõ közeg szerint: Tüzelés oldali hõleadás = Vízoldali hõfelvétel Qtüz.a. + Qlev Qfgki I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

Qgõz Qtápv + Qfalv 10

3255kW



A kazánban a füstgáz-víz közötti h#csere teljesítmény:

Qhasznos+ Qfalv

Qhõcsere

.

3300kW

A szükséges tüzel#anyag tömegáram a kazán h#mérlegéb#l számítható: µLo cplev tk + F amib#l kifejezve: .

µfgo +

B

(

1) µLo cpfg tfgki

Qhõcsere

B=322 kg/h A füstgáz h#vesztesége: .

Qfgv

Qfgki Qlevbe

B

Qfgv=369 kW

µfgo +

(

1) µLo cpfg tfgki

µLo cplev tk .

Ez a legnagyobb vesztesége a kazánnak!

A kazán tüzelési teljesítménye: .

Qtüz

BF

3667kW

A kazán hatásfoka: .

k

1

Qfgv Qtüz

Qfalv Qtüz

0.9

azaz: 90% A kazándob szükséges falvastagsága ha .

so

Dd ( pd

meg=450N/mm2,

és a biztonsági tényez#: k=2.6:

pk)

3.06mm meg A „k=2,5” biztonsági tényez#vel és a feltételezett ckorr=1,5 mm korrózió pótlással: 2

so k + ckorr 9.5mm A kazándob választott falvastagsága: s=10 mm. .

s

A kazán tárolóképességét jellemzi az az id#, amely alatt a névleges g#záram a kazánban tárolt vizet utánpótlás nélkül (tápvízáram=0) elfogyasztaná. Ez gyakorlatilag nem valósulhat meg!!, mert a f?tött felületeket a tervezési állapotnak megfelel#en biztonsággal folyadéknak kell borítani. (Legalacsonyabb vízszint > Legmagasabb f?tött felület + 50 mm. Tárolóképesség~tárolási id#. tárol

mvíz Ggõz

Tárolási id#=1,8 h I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc

11



Vízcsöves g zkazán elvi sémája:

A vízcsöves g#zkazánban lejátszódó állapotváltozást a T-s diagramban a 2-3 pontok közötti szakasz mutatja:

A g#zkazánban lejátszódó 2 3 pontok közötti állapotváltozás három tartományra bontható: vízhevítés: s2-s’, elg#zölögtetés: s’-s” és túlhevítés: s”-s3 Az álapotváltozások elméleti határpontjai: vízhevítés telített folyadék állapotig, (2 s’) elg#zölögtetés száraz telített g#z állapotig (s’ s”). Így lehet meghatározni az egyes szakaszok elméleti h#szükségletét az igényelt túlhevített g#z tömegáramhoz (Gthg) és állapotjelz#khöz (htv, p, hthg). A vízhevítés elméleti h#szükséglete: Qvh0= Gthg (h’-htv) Az elg#zölögtetés elméleti h#szükséglete: Qelg0=Gthg (h”-h’) A túlhevítés elméleti h#szükséglete: Qth0=Gthg (hthg-h”) A vízcsöves kazánban lejátszódó állapotváltozásokat (vízhevítés, elg#zölögtetés, túlhevítés) általában szerkezetileg és kapcsolásilag is elkülönül# f?t#felületekben célszer? léterehozni. Ennek oka egyrészt a szerkezeti anyagokban kialakuló legmagasabb h#mérsékletek korlátozása, másrészt a kazán hatásfokának javítása a szabályozhatóság mellett. A kazándob mint „fix” pont elválasztja egymástól a folyadékkal és g#zzel töltött részeket. A dobos kazán m?ködésének az a kötöttsége, hogy a dobot csak (telített) g#z fázis hagyhatja el,


12



és abban a folyadék szint közel állandó kell legyen. Ez annyit jelent, hogy a kazándobba annyi tápvizet lehet csak bevezetni, amennyi g#z onnan kilép, vagyis amennyit megtermeltünk. A g#ztermelést eredményez# h#teljesítmények: Qg#zterm.=Qvh+Qelg. Az ezzel megtermelt és a kazándobból kilép# g#záram id#ben változatlan folyamatnál: Gg#zt=(Qvh+Qelg)/(h”-htv) Az egyes f?t#felületek h#teljesítményének aránya egy m?köd# berendezésnél nem marad változatlan (állandó), mert a kazán f?t#felület tisztasága, terhelése és a tüzel#anyag min#sége, vagy a belép# közegek állapotjelz#i különböznek a tervezési (névleges) értékt#l. A h#felvétel arányának üzem közbeni megváltozása beavatkozási lehet#ség nélkül azt eredményezné, hogy a kazán nem az igényelt állapotú (h#mérséklet?) túlhevített g#zt állítaná el#, ami technológiai kárt illetve hatásfok csökkenést okozhat. Annak érdekében, hogy a vízcsöves kazánból a megkívánt állapotú f?tött közeg lépjen ki, szabályozási beavatkozásra van szükség. A szabályozást tervezéskor úgy lehet figyelembe venni, hogy pozitív és negatív (+/-) irányban egyaránt biztosítson beavatkozási lehet#séget. Pl: a befecskendezéses g#zh?t# névleges üzemállapotban 4-5% tápvizet kap, mert ennek csökkentésére (zérusig) és növelésére (szelep max. áteresztéséig) is van lehet#ség. A túlhevített g#z h#mérséklet szabályozás megoldásánál figyelembe kell venni, hogy a f?t#felületek h#felvételi arányának sajátos karakterisztikája van a terhelés függvényében. Ez a

f?t#felületek füstgáz áramút menti elhelyezkedésével függ össze. A vízhevít# célszer?en az alacsonyabb h#mérséklet? füstgázáramba kerül, mert a tápvíz tömegárama 0 Gtvmax között változhat, ami a cs#fal h#mérsékletét csak alacsony füstgázh#mérséklet mellett garantálhatja. Továbbá a vízhevít# a kazán hatásfokának javításában is jelent#s hatású, mivel a leghidegebb f?tött munkaközegr#l van szó, ami a füstgáz leh?tésének mértékét is meghatározza. (Innen az ECO vagy EKO: Ekonomiser elnevezés.) Az elg#zölögtet# f?t#felületet a legnagyobb h#árams?r?ség? helyre, a t?ztérbe szokták elhelyezni, mert a cs# falának h#mérsékletét a víz nagy érték? forrásos h#átadási tényez#jével a legolcsóbb korlátozni. (Alacsony ötvözés? acél tmax=450-500°C-ig olcsó!) A túlhevít# elhelyezését több szempont határozza meg: Egyik a cs#anyag h#mérséklet állósága, a másik a túlhevít# h#teljesítményének változási jellege a kazán terheléssel. (u.n. I:\H#_és_áramlástan\kg_Menedzser.doc 13



karakterisztika) A besugárzott túlhevít# a t?ztérhez közvetlenül csatlakozik, így h#felvételét a láng-test h#sugárzása dönt# mértékben befolyásolja. A lángtest h#sugárzásából származó h#árams?r?ség a terhelés kb. négyzetgyökével arányos, míg a konvektív h#árams?r?ség a terheléssel kb. lineárisan változik. Ebb#l adódóan a besugárzott túlhevít# h#felvételének aránya a konvektív túlhevít#vel ellentétben a terhelés csökkenésével növekszik. Újrahevítéses g#zkazán kapcsolódása a g#z-körfolyamatba:

A kazánban a 2 3 állapotváltozás a nagynyomású túlhevített g#z termelése, a 4 5 állapotváltozás a g#z kisnyomású újrahevítése. A kazánban a nyomás növelésének nincsen elvi korlátja. Ennek megfelel#en elterjedt megoldás a nyomást a kritikus feletti értékre választani (szuperkritikus kazán). Ezzel már kétszeres újrahevítés is megvalósítható (7 8 és 9 10 állapotváltozás), ami a körfolyamat hatásfokát további 1.5-2%-kal növeli:


14



Orientáló kérdések Kazán témakör 1. Milyen igényt elégít ki a kazán? 2. Mi a kazán? 3. Mire szolgál a kémiai (sztöchiometriai) egyenlet? 4. Mi az elméleti fajlagos égési leveg# mennyiség? 5. Mi az elméleti fajlagos égéstermék mennyiség? 6. Mi a légfelesleg tényez#? 7. Mi a kazán hasznos h#teljesítménye? 8. Mi a kazán tüzelési teljesítménye vagy h#terhelése? 9. Milyen veszteségei vannak a kazánnak? 10. Mi a kazán hatásfoka? 11. Mi a különbség a direkt és indirekt kazánhatásfok meghatározás között? 12. Miért szükséges a kazándobon vízállás mutató? 13. Miért szükséges mérni a kazándobban a nyomást? 14. Mi a g#zkazán tárolóképessége? 15. Mit fejez ki a „kazán-képlet”? 16. Milyen állapotváltozás játszódik le egy er#m?vi g#zkazánban? (h-s, T-s diagram) 17. Mi a vízhevítés, elg#z#lögtetés és túlhevítés elméleti h#szükséglete? (lgp-h vagy T-s diagram) 18. Miért van szükség a túlhevített g#z h#mérsékletének szabályozására? 19. Hogyan határozható meg a kazándobból kilép# g#záram? 20. Milyen állapotváltozás jön létre a tápvíz befecskendezéses g#zh?t#ben?


15

Mi a fontos? Tüzelôanyag szerint:

Recommend Documents