ZDROJE TEPLA KOTELNY PŘEDNÁŠKA Č. 10
SLOŽENÍ PALIV 1 NA FOSILNÍ PALIVA: pevná, plynná, kapalná NA FYTOMASU: dřevo, rostliny, brikety, peletky SPALOVÁNÍ: chemická reakce k získání tepla SPALNÉ SLOŽKY PALIV: H, C (tuhá,kapalná) H2,CO,CH4,CnHm (plynná) SPALOVÁNÍ: reakce sloučení O2 s palivem SPALINY – PRODUKTY HOŘENÍ: H2O, CO2, (N2, NOX, SO2, popílek)
1
SLOŽENÍ PALIV 2 SLOŽENÍ PALIV % HOŘLAVÉ C
HNĚDÉ UHLÍ 61-70 ČERNÉ UHLÍ 85-80 97,5 KOKS 84-87 ROPA 50 DŘEVO C + O2
CO2
4H+ O2
2HO 2
PLYN ZEMNÍ PLYN BIOPLYN PROPAN BUTAN
NEHOŘLAVÉ
H
O
N
S
8,5
30
1-1,5
1(8)
5-6
5
1-1,5
3,5-5
0,3-0,7
0,6-0,8
0,8-1
0,9
11-14
2
1
0,6-4,5
6
44
-
-
CH4/CnHm,N2,CO2 / CH4/CO2,N2/ C3H8 C4H10
SPALOVÁNÍ PALIV 1/1 TEORETICKÉ (STECHIOMETRICKÉ) SPALOVÁNÍ
2
SPALOVÁNÍ PALIV 1/2 SPALOVÁNÍ S PŘEBYTKEM VZDUCHU (SKUTEČNÉ)
TOPNÉ ZDROJE 1/1 DĚLENÍ KOTLŮ PODLE PŘEDÁNÍ TEPLA PŘEDÁNÍ TEPLA KONVEKČNÍ (PŘEVÁŽNĚ KONVEKČNÍ) P TV
V1 V2
TV K
S
S
S
VE
3
TOPNÉ ZDROJE 2/1 DĚLENÍ KOTLŮ PODLE PŘEDÁNÍ TEPLA RADIAČNÍ (PŘEVÁŽNĚ RADIAČNÍ) PV
VE'
R TV T
P V
S
TV
S
PARAMETRY KOTLŮ 1/1 TEPELNÝ VÝKON
- jmenovitý výkon 100% - minimální regulovatelný na minimum PLYNULÁ REGULACE PLYN. KOTLE - atmosférické (do 50%) - přetlakové (do 10,20%) DVOUSTUPŇOVÁ – 100%, 50%
TEPELNÝ PŘÍKON (ENERGIE PALIVA) QD (W) TEPELNÁ ZTRÁTA KOTLE - komínová QA (W) - sáláním z povrchu QS (W)
ÚČINNOST KOTLE
η=
QD − Q A − Q S QD
- menší než 1 (<100%)
4
PARAMETRY KOTLŮ 1/2 VÝHŘEVNOST - z ochlazování plynných složek spalin SPALNÉ TEPLO – z ochlazování plynných složek + vodní páry ve spalinách (kondenzace) Výhřevnost Qi (spodní) Spalné teplo Qs (horní výhřevnost) Qs = Qi + (0,1 až 0,12) Qi Qs = Qi + 2500 . mH2O (J/m3, J/kg) mH2O – obsah vody ve spalinách (kg) z jednotky spáleného paliva (kg/m3) r = 2500 ~ 2453 J/kg – výparné teplo PŘÍKLAD - ZEMNÍ PLYN: VÝHŘEVNOST: Qi = 35 MJ/m3 SPALNÉ TEPLO: Qs = 38,6 MJ/m3
PARAMETRY KOTLŮ 2/1 PODLE TEPLOTY SPALIN A OTOPNÉ VODY JSOU: KOTLE - STANDARDNÍ TEPLOTA SPALIN -120÷160°C (dříve 200°C) - η=0,85 - NÍZKOTEPLOTNÍ S TEPLOTOU SPALIN – (60÷120°C) - η= až 92% - KONDENZAČNÍ S TEPLOTOU SPALIN POD ROSNÝM BODEM (např. pod 55 °C) - η= až 108% KONDENZACE SPALIN – vysoká účinnost – skupenské teplo vodní páry spalin, u paliv s vysokým podílem vodíku H
5
PARAMETRY KOTLŮ 2/2 VODNÍ OBSAH KOTLE (OHŘÁTÍ OTOPNÉ VODY): - s velkým vodním obsahem - s malým vodním obsahem - rychloohřívací kotle
AKUMULAČNÍ KOTELNY: - akumulace tepla do vody zásobníku
KOMBINOVANÉ ZDROJE TEPLA: - klasická + ušlechtilá nebo elektro - na dřevo a plyn nebo elektro - na uhlí, dřevo a plyn nebo elektro, kapalné
DĚLENÍ KOTLŮ 1 KOTLE PODTLAKOVÉ
p<0 W
-p p1 p 2
p=0
• Kotle u kterých probíhá spalování s přívodem vzduchu podtlakem – účinkem tahu komína • Podtlak ve spalinovém hrdle kotle (pw < 0)
b
6
DĚLENÍ KOTLŮ 2 KOTLE PŘETLAKOVÉ
pW> 0
+p -p1
• Kotle, u kterých probíhá spalování přetlakem ve spalovací komoře – od ventilátoru hořáku. • Přetlak nebo teoreticky nulový tlak ve spalinovém hrdle (pw ≥ 0)
DĚLENÍ KOTLŮ 3 KOTLE ATMOSFÉRICKÉ
pW=0 -p3
-p1 -p1
-p2 -p2
• Kotle, u kterých probíhá spalování při atmosférickém tlaku PŘÍVOD VZDUCHU: primární (podtlak –p1): -injekčním účinkem k palivu -předsměšovacím ventilátorem sekundární (podtlak –p2): - do plamene hořáku terciální (podtlak –p3): -v přerušovači tahu, pro vyrovnání komínového tahu
7
DĚLENÍ KOTLŮ 4 KOTLE S OTEVŘENÝM SPALOVACÍM PROSTOREM (PROVEDENÍ B)
-p
+p V1
• PŘÍVOD VZDUCHU: a)přirozený – podtlakem od hořáku spotřebiče b)nucený přetlakový - ventilátorem
DĚLENÍ KOTLŮ 5 KOTLE S UZAVŘENÝM SPALOVACÍM PROSTOREM (PROVEDENÍ C)
-p
V1
+p
• PŘÍVOD VZDUCHU Z VENKOVNÍHO PROSTORU: a)přirozený – podtlakem od hořáku spotřebiče b)nucený přetlakový - ventilátorem
8
KONSTRUKCE KOTLŮ 1 KOTEL NA TUHÁ PALIVA - PODTLAKOVÝ
KONSTRUKCE KOTLŮ 2 KOTEL NA TUHÁ PALIVA - PŘETLAKOVÝ
9
KONSTRUKCE KOTLŮ 3 KOTEL NA DŘEVO - PODTLAKOVÝ
KONSTRUKCE KOTLŮ 4 KOTEL NA DŘEVO – PŘETLAKOVÝ (ZPLYŇOVÁNÍ – DESTILACE)
10
KONSTRUKCE KOTLŮ 5 PLYNOVÝ KOTEL – ATMOSFÉRICKÝ PROVEDENÍ C
KONSTRUKCE KOTLŮ 6 PLYNOVÝ KOTEL – PŘETLAKOVÝ PROVEDENÍ B
11
ODVOD SPALIN 1 SAMOSTATNÉ KOMÍNY A KOUŘOVODY TERMINOLOGIE a
b
c
SAMOSTATNÉ KOMÍNY A KOUŘOVODY - terminologie a) samostatný kouřovod b) samostatný komín c) kouřovod s funkcí komína
ODVOD SPALIN 2 SPOLEČNÉ KOMÍNY A KOUŘOVODY
d
e
d) společný kouřovod e) společný komín
12
ODVOD SPALIN 3 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE TLAKOVÝCH PODMÍNEK a
b
c
H
p<0
p- p>0
V
V
H
H
p+ p<0
p=H x g x
V
p<0
p>0
z
z
KOMÍNY PODTLAKOVÉ: a) s přirozeným tahem b) s umělým tahem (ventilátorem V – v ústí komína)
z
V V
KOMÍNY PŘETLAKOVÉ: c) s přetlakem v sopouchu (od ventilátoru V – ve spalinovém hrdle)
ODVOD SPALIN 4 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE VLHKOSTNÍCH PODMÍNEK V PRŮDUCHU
d T
e T >T
T>T
T< >T
O
S
R
R
O
S
R
KOMÍN: d) suchý - bez kondenzace vodní páry e) mokrý – s kondenzací vodní páry
R
13
ODVOD SPALIN 5/1 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE KONSTRUKCE STĚNY
a
KOMÍNY:
b
c
a) jednovrstvé b) vícevrstvé – třívrstvé (vložka, tepelná izolace, plášť) c) vícevrstvé – se vzduchovou mezerou (vložka, tepelná izolace, vzduchová mezera, plášť)
ODVOD SPALIN 5/2 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE KONSTRUKCE STĚNY VĚTRANÁ VZDUCHOVÁ MEZERA: - přetlakových komínů při netěsnosti komínového průduchu - odvod vlhkosti od difúzních komínů
14
ODVOD SPALIN 6 ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ PODLE DIFÚZNÍ SPÁRY VE STĚNĚ
d
e p
p d
d
p=0 d
p d
KOMÍNY: d) bariérové – komínová vložka s maximálním difúzním odporem (plechové potrubí) e) difúzní – stěna komína je propustná difúzní vlhkosti
15
16
17
