Successfully reported this slideshow.
Dr. ZmagoslavPrelec    |-    I    BRODSKI GENERATORI PARE    I                    ffil             Skolska knjiga, Zagreb ...
. j   l                         . -              , . : i | r , . :       , .                                              ...
Veliki prostor dan je konstrukcijamabrodskih generatora   pare, gdje su de-taljno obradeneglavnekarakteristidne  izvedbeko...
]t                                          SADRZeT         PREDGOVOR         1. oSNovNE zNaCIJTn BRoDSKIH GENERAToRA PARE...
4.3.3. Gubitak zbog kemijski nepotpunogizgaranja(gr)                   59            4.3.4. Gubici zbog pojave dade(ga)   ...
}    f           7.3.2. Pad tlaka zbog otpora trenja                7.3.3. Pad tlaka zbog lokalnih otpora                 ...
li         11.5. GENERAToRIPARE BEZ KoNvEKTIVNoG rspenrveCroc               SNOPA                                         ...
},         I             14.l..L Sirova(prirodna) voda                       14.1.2.Morskavoda                            ...
17.4. UTJECAJOPTERECpNTaNA EKONOMICNOST  PoGoNA . .   284      17.5.UTJECAJODSOLJAVANJA EKONOMICNOST                      ...
r;l;;           1. OSNOVNE                    ZNAEAJKEBRODSKIHI             GENERATORA                       PAREl        ...
H   Dieselovmotor, od 15000do 20000kW primjenjuje sepodjednakoparna turbina    i Dieselovmotor, a za snageve6eod 20000 kW ...
i         Prvi Skotski kotlovi bili su izradeni zakivanjem i uglavnom loZeni ugljenom,    a kasnije se preslo na zavarene ...
Pojavomparne turbine, kao propulzijskogstroja, nastajedruga etapau raz-voju i gradnji brodskih generatorapare, dija konstr...
r;l                                                                      !                                                ...
I                                Sl. 15. >D<<generatorPare                                         lmor: 6, lll82    ma, a...
iz dva prostoraoblozenihekranskimcijevima: u prvom je smjesteno    loziste,a udrugom dijelovi ogrjevne povrsine. oni su me...
Pode5avanjem   kolidinepare koja prolaziorebrenimcijevimatog izmjenjivadapostiZese Zeljeni udinak u regulaciji izlaznetemp...
propuhi€a                                  &de _                              propuhi6a                                 da...
2 . Premamediju koji prolazi kroz cijevi:         - vodocijevnigeneratoripare koji u cijevima imaju                       ...
tim, ogranidena razvojem tehnologije, odnosno dvrstoiom materijala kod viso-   kih temperatura. Najve6e ekonomske temperat...
IIrl        Specifidnooptereienje loZiSnog prostora razlikuje se kod razliditih konstruk-     cija generatorapare, a orije...
I     (1) specifidno                  toplinsko optere6enje                                      isparivada             e,...
D f r e l               4*: V* L. *r--Jf      iti             q*: Du.. f 6l I                  v * L . n  tj              ...
I                  2. TERMODINAMSKE                                OSNOVE                     GENERATORA                  ...
Mnogo je jednostavnije provesti kondenzaciju do kraja, tj. do todke 6, te    dobiveni kondenzat tladiti pumpom na tlak koj...
2.2.PREDAJA                    TOPLINE GENERATORU                          U          PARE    Da bi se u generatorupare mo...
Shodnotome, moZese pisati da j e .        r:u"-u+P(v"-v)                                                      (2-8)odnosno...
Naime, napojna voda ulazi u generator pare, odnosno u zagrijad vode stemperaturom napajanja /Nv, te se tu zagrije na tempe...
U realnomse procesupromjena stanjaod 4do 5, koja nastajeu visokotlad-nom dijelu turbine, ne zbivaizentropski(uz konstantnu...
3. GORIVOI IZGARANJE                    3.1.ZNACAJKE                               TEKUCIH                                ...
U nekim zemljama, npr. u Velikoj Britaniji, vi5e se koristi pojam gornjetoplinske vrijednosti, pa o tome treba voditi radu...
Zajednidka karakteristikaloZivih ulja je velika promjena viskoznosti                                                      ...
U procesu izgaranja sumpor najvedim dijelom oksidira u sumpor-dioksid(SOr), a manjim u sumpor-trioksid (SOJ, koji u spoju ...
. vanadij i natrij su elementikoji, kada su sadrZani gorivu, mogu uzrokovati                                              ...
zraka) jer se one nalazeu podrudju niZih temperatuta, pa on zbog tog.azagj.;ija(aogiunie.rl" poveianje stupnja iskori5tenj...
3.1.8.      Ostale           znadajke    osim opisanih, za loZiva ulja karakteristidna i druga svojstva: sadrZaj          ...
ne spomene i brzina reakcije. Naime, ta brzina varira od vrlo spore, kao Sto jesludaj kod oksidacije (rdanja) metala, do g...
3.2.2.Kolidinazrakaza izgaranje    zbrajanjem velidinau posljednjemi pretposljednjemstupcutablice 3.3, uzzaokruLenja,     ...
Pritom je pretidak, odnosnoviSakzraka u procesuizgaranja,definiran izrazom                                            r   ...
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
51982822 brodski-generatori-pare
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

51982822 brodski-generatori-pare

3,585 views

Published on

  • Be the first to comment

51982822 brodski-generatori-pare

  1. 1. Dr. ZmagoslavPrelec |- I BRODSKI GENERATORI PARE I ffil Skolska knjiga, Zagreb l99OII
  2. 2. . j l . - , . : i | r , . : , . PREDGOVOR ovaj urlZbenikproizasaoje iz potrebe za djelom koje posebno obraduje tematiku o-brodskimgeneratorima pare. -zadatak mu je, prije svega,da studentimaomogudiproudavanje vaZnog tog podrudja brodostrojarstva,pruZajudiim nuZne temiljne spoznajeza ""sp1esn6 rje5avanje brojnih problema s kojima 6e se susretatiu-prakii. -brodogradnji - . Djelo moZeposluZitii kao prirudnik strudnjacima u i pomorstvu koji se bave problematikombrodskihgeneratora pare. I n" .ul-o nji*u t Korisno ie posluZitii onima koji se bave projektiranjem, da vise doznaju o pogonskim problemima,njihovim uzrocima,mogu6nostimanadinima i rjesavanja, kao-ionima koji rade u proizvodnji i pogonima,da obnoveteorijska znanjanuZnaradi kval! tetne izrade i optimalneeksploatacije. Brodski generatori parevelika su skupin:r toplinskihuredaja,s brojnim karak- teristikama koje proizlaze iz specifidnih uvjeta prisutnih u Lrodskim reZimima rada, Sto svakakoopravdavaobraianje posebnepaLnjetoj problematici. Praienje obradenoggradiva pretpostavljasolidno prio-znanieiz znanostio toplini, mehanicifluida i dvrsroiimaterijala.Stogaseu razradipolLoininpoglavlja nije ulazilo u detaljnija teorijska izvodenja i dokazivanla,tbli su doitrfuna"u postoje6ojstrudnojliteraturi. SadrZaj koji je obuhva6en ovomeudzbenikupotpunoje uskladens progra- u 19m gredmetakoji seproudava Fakultetuza pomorstvoi saobradaj na Sveuiiilsta >vladimir Bakari6< u Rijeci, pod nazivom >Elisploatacija brodskih generatorapare<< a.velikimdijelom posluZitie i studentima tehnidkihfakultetabro=dostrojar-skog smjera. u prvom, uvodnomdijelu obraclene osnovne su znadajke brodskihgeneratorapare, da,seditateljana samomepodetkuopienito upoznas tim toplinskimureda_jima, kako bi daljnje proudavanje gradivabilo jednostavnije. Termodinamske osnovegeneratora pare obradenesu vrlo saZeto;koliko jepotrebnoza povezivan.je daljnjim tekstom,budu6ida je taj dio opseznije s dostu-pan u ostalojliteraturi. obrada gradiva, oje se odnosina gorivo iizgaranje,prilagodena tekuiem jegorivu jer se kod brodskihgeneratora pare uglavnomono upotiebljavu.e.i-j"nukrutih i plinovitih goriva za brodskegeneratore pare danasje zanemariva se jersvodi samona pojedinadne, specijalne sludajeve. . znatna paLnjaobra6ena problematicitoplinskogproraduna, je u vezi s je patime danazaokrtLenacjelina, koja omoguiujepiegledanuvid u taj dio giadiva. cirkulacija vode, te strujanjedimnih plinovfi zraka obradenisu"takoda se,prije svega,prikaZei uodi utjecaj tih funkcija na pogon generatora pare. V
  3. 3. Veliki prostor dan je konstrukcijamabrodskih generatora pare, gdje su de-taljno obradeneglavnekarakteristidne izvedbekoje se danassusreiuna brodovi-ma. Pritom su posebna poglavljaposve6ena pomo6nimkonstruktivnimdijelovima,armaturi, pomo6nimuredajimaza gorivo i automatskojregulaciji. Buduii da je udZbenik,prije svega,namijenjenbuduiim voditeljimapogona,potanko su obradeniproblemi vezaniza kvarove,o5te6enja odrZavanje i brodskihgeneratora pare, a posebnoznatenjedano je detaljimakoji se odnosena ekono-midnovodenjepogona. Na kraju se razmatrao dana5njim trendovimau razvoju brodskihgeneratorapare. Koristim se prilikom da se posebnozahvalim prof. dr. Spiri Milosevi6u zbognjegovapoticaja da pristupim izradi ovog djela i da ustrajemu tome. od velikepomoii u toku rada bili su njegovi savjeti i strudnenapomene. Takoder se Zelimzahvaliti na korisnim primjedbamai prijedlozimakoje su mi prilikom recenzijaove knjige uputili prof. dr. Dragan Martinovii i prof. dr. Ratko Zelenika. Sve primjedbe i sugestijekoje ditatelji budu uodili i dostavili primit 6u siskrenomzahvalno5iu-U Rijeci, studenoga1988. Zmagoslav PrelecVI
  4. 4. ]t SADRZeT PREDGOVOR 1. oSNovNE zNaCIJTn BRoDSKIH GENERAToRA PARE I 1.1. RAZVOJ BRODSKE PARNE PROPULZIJE 1 1.2. RAZVOJ BRODSKIH GENERATORA PARE 2 1.3. NAMJENA GENERATORA PARE NA BRODOVIMA 8 1.4. GLAVNI DIJELOVI GENERATORA PARE 14 1.5. VRSTE BRODSKIH GENERATORA PARE 22 1.6. OSNOVNB zNeCaJKE GENERATORA PARE ZJ 1.7. POSEBNI ZAIjTJEVI ZA BRODSKE GENERATORE PARE 27 I 2. TERMODINAMSKE OSNOVE GENERATORA PARE 29 2.1. PROCES U PARNOM POSTROJENJU 29 2.2. PREDAJA TOPLINE U GENERATORU PARE 31 3. GORIVO I IZGARANJE 35:b :.r. zNeCexB tgruCrH GoRrvA 3.1.1. Toplinskavrijednost . 35 35 36 36 ; li.l ili##"ii"r"-"i,i....:.:::. ..:::...I,. 3.1.6. SadrZaj vode . JI 40 40 3.1.7. Koksni broj 40 3.1.8. Ostaleznadajke 4L F 3.2. IzGARANJE u r-oZrSrrul GENERAToRA pARE 4l * 3.2.L. Odnosi u procesuizgaranja 4l r 3.2.2. Kolitina zraka za izgaranje 43 3.2.3. Produkti izgaranja 45 Ici ia 4. TOPLINSKA BILANCA GENERATORA PARE 51 4.1. TOPLINSKI TOKOVI U GENERATORU PARE 51 4.2. TOPLINSKA ISKORISTIVOST GENERATORA PARE 53 4.3. TOPLINSKI GUBICI GENERATORA PARE 55 4.3.1. Gubitak zbog osjetnetopline dimnih plinova (g1) 4.3.2. Gtbirak zradenjai odvotlenja topline u okolinu (gr) r
  5. 5. 4.3.3. Gubitak zbog kemijski nepotpunogizgaranja(gr) 59 4.3.4. Gubici zbog pojave dade(ga) 60 4.3.5. Ostalieubici 60 4.4. KOLICINA GORIVA 60 5. OSNOVE TOPLINSKOG PRORACUNA GENERATORA PARE 63 5.1, IZMJENA TOPLINE ZRACENJEM 63 5.1.1. Kirchoffov zakon zra(enja 64 5.I.2. Zakon zraEenja crnog tijela 64 5.I.3. Zratenje sivogtijela . 65 5.L.4. Izmjena topline zradenjemizmedu dviju velikih paralelnih crnih povr5ina 66 5.1.5. Izmjena topline zradenjem izmedu dviju paralelnih povr$ina razliditih emisija 66 5.1.6. Izmjena topline zradenjemizmeclupovr5inakoje zatvarajujedna drugu 67 5.1.7. Izmjena topline zradenjem plinova 6g 5.2.PRORAcUN r.OZrsTA. . 7r 5.2.1. ToplinskabilancaloZi5ta 7L 5.2.2. Ozratenapovrdinau loZi5tu 73 5.2.3. Temperature loZi5tu . u 75 5.3. PRORACUN TONVEKTIVNIH OGRJEVNIH POVRSINA GENERA- TORA PARE 77 5.3.1. Fourierovzakon provodenjatopline 77 5.3.2. Prijelaztopline konvekcijom 81 5.3.3. Zra(enje plinova u dimnim kanalimai cijevnim snopovima 84 5.3.4. Ukupni prijelaz topline na strani dimnih plinova 86 5.3.5. Srednjalogaritamska razlikatemperature 87 5.3.6. Koeficijentprolazatopline 88 5.3.7. Utjecaj zaprljanja ogrjevnih povriina na prijenos topline 89 5.3.8. Proradun isparivada generatora pare 90 5.3.9. Proradunpregrijadapare 91 5.3.10. Proradunzagrlja(,a vode 93 5.3.11. Proradunzagrijata zraka . 94 6. CIRKULACUA VODE U GENERATORIMA PARE . 97 6.1. PRIRODNA CIRKULACIJA VODE N 6.1.t. Hidrodinamikaprirodne cirkulacije 98 6.1.2. Faktori ogranidenja pogonskiproblemi kod prirodne cirkulacije . i 101 6.1.3. Karakteristidni sludajevi prirodne cirkulacije I04 6.2. PRISILNA CIRKULACIJA . tO7 6.2.1. Generatoripare s optodnomcirkulacijom 108 6.2.2. Generatori pare s protodnom cirkulacijom 108 7. STRUJANJE DIMNIH PLINOVA I ZRAKA ttl 7.1. PRIRODNO PROVJETRAVANJE 111 7.2. UMJETNO PROVJETRAVANJE tr2 7.3. PRORACUN STRUJANJA DIMNIH PLINOVA I ZRAKA It4 7.3.1. Pad tlaka pri strujanju zrakai dimnih plinova tL4VIII
  6. 6. } f 7.3.2. Pad tlaka zbog otpora trenja 7.3.3. Pad tlaka zbog lokalnih otpora 115 116I 7.3.4. Samouzgon dimnih kanala ltg 7.3.5. Ventilator za zrak i dimne plinove tZO GLAVNI KONSTRUKTIVNI DUELOU GENERATORA PARE tzt &t 8.1. ISPARIVACI Lzt 8 . 1 . 1 .B u b n j e v i rzt 8.1.2. Komore 129 8.1.3. Cijevi T3I 8.2.PREGRIJACI PARE r33l 8.3.ZAGRIJACI VODE 8.4.ZAGRIJACI ZRAKA 138 I4l ARMATI]RA GENERATORA PARE I47 9.1. ZAPORNA ARMATURA I47 9.1.1. Parniventil 150 9.1.2. Napojni ventil (napojnaglava) 150 9.1.3. Ventil za otpjenjivanjei istiskivanje 151 9.1.4. Ventili za drenaiu, odzradivanje uzimanjeuzorka i 152 9.2. REGULACIJSKA ARMATURA 153 9.3. ZASTITNA ARMATURA I54 9.3.1. Nepovratniventili t54 9.3.2. Sigurnosni ventili 1,54 9.4. KONTROLNA ARMATURA I57 9.4.1,. P okaziv razine a(i t57 9.4.2. Manometri . 160 9.4.3. Termometri 160 9.5. GRUBA ARMATURA 160 IO. SISTEM ZA GORTVO 165 10.1. RASPRSTVANIETEKUCEG GORIVA t65 10.2. GORIONICI ZA TEKUCE GORIVO 168 70.2.7. Gononici s rasprdivanjem tlakom goriva . 168 10.2.2. Gorionici s raspr5ivanjemkomprimiranim zrakom 17r 10.2.3. Gorionici s raspr3ivanjemvodenom parom 172; 10.2.4. Gorionici s raspr5ivanjemdjelovanjemcentrifugalne sile t73I 10.2.5. Pomodnidijelovi gorionika r74 10.3. UREDAJI ZA PRIPREMU I OPSKRBU GORIVOM 176 10.4. OSNOVNI POGONSKI UVJETI ZA. DOBRO RASPRSIVANJE I IZGARANJE t77 11. KONSTRUKCUE BRODSKIH GEIIERATORA PARE t79 11.1. CILINDRICNI GENERATORI PARE I7g 1I.2. SEKCIJSKI GENERATORI PARE 180 11.3. GENERATORI PARE S TRI ILI CBTIru BUBNJA 1I.4. VODOCIJEVNI GENERATORI PARE TIPA >INTEGRAL< 186 IXf
  7. 7. li 11.5. GENERAToRIPARE BEZ KoNvEKTIVNoG rspenrveCroc SNOPA 188 11.6. GENERATORI PARE TIPA >D( L9lH LI.j. GENERATORI PARE >ESD< 11.8. GENERATORI PARE S VERTIKALNIM CIJEVNIM SNOPOMPRE- GRIJACA PARE I94 I99 11..9. GENERAToRI PARE S MEDUPREcRIIaCBvT 200 11.10.SPECIJALNI GENERATORI PARE zOL 11.10.1.Dvotladnigeneratorpare 201 LI.t0.2. Generator pare tipa >Loffler< 203 11.10.3.Generatorpare s loZiStem pod tlakom (>Velox<) 204 11.11.GENERATORI PARE NA ISPUSNE DIMNE PLINOVE (IJTTLIZA- TORr) 205 11.12. OSNOrNI NACINI POVEZIVANJA UTILIZATORA 208 II.l2.l. Spoj utilizatorai loZenogdvotladnog generatora pare 208 11.12.2. Spoj utilizatoras pomo6nimloZenimgeneratorom pare 2r2 Ll.I2.3. Spoj utilizatoras dva pomo6naloZenageneratora pare 2t6 LI.t2.4. Samostalni utilizator s vlastitim parnim bubnjem 2L8 12. KONSTRUKTIVNI MATERUALI ZA GRADNJU GENERATORA PARB 2t9 12.1. POGONSKI UVJETI ZA MATERIJALE 2t9 12.2. OSNOVNE ZNACAJKE MATERIJALA 220 12.3. SMJERNICE ZA UPOTREBU CELIKA PRI POVISENIM TEMPE- RATURAMA 220 12.4. KLASIFIKACIJSKI PROPISI I PRORACUN CVRSTOCE GLAVI{IH DIJELOVA GENERATORA PARE 22L 12.4.1.Konstruktivnitlak 22L 12.4.2.T emperatura stijenke 222 12.4.3.Materiiali 222 L2.4.4.DopuSteno naprezanje 222 12.4.5.Faktor spoja (vara) 223 12.4.6.Minimalnadebliinastijenke belavnih cilindridnih pla5teva,bub- njeva i komora pod unutarnjim tlakom aaA 13. AUTOMATSKA REGULACIJA GENERATORA PARE 225 13.1. REGULACIJA OPTERECENJA 226 13.2. SISTEM ZA UPRAVLJANJE GORIONICIMA 228 13.3. REGULACIJA VISKOZNOSTI GORIVA 228 13.4. REGULACIJA NAPAJANJA 229 13.5. REGULACIJA TEMPERATURE PREGRIJAVANJA 230 13.5.1. Regulacijas dimne strane 231. 13.5.2. Regulacijas parne strane ZJL 13.6. AUTOMATSKI RAD GENERATORA PARE 235 14. VODA ZA BRODSKO PARNO POSTROJENJE zJt 14.1. VRSTE VODE 237 X
  8. 8. }, I 14.l..L Sirova(prirodna) voda 14.1.2.Morskavoda 237 238 I 14.1.3. Destiliranavoda 238 14.2. POGONSKI PROBLEMI U GENERATORU PARE S VODNE STRANE 238 14.2.L. Kamenac. 238 "J.4.2.2. Korozija . 239 14.2.3. Odno5enje 239 14.3. PRIPREMA I OBRADA NAPOJNE VODE 239 14.3.1. Spredavanja stvaranjakamenca 239; : 14.3.2. Spredavanje korozije 242r 14.3.3. Termidkootplinjavanje 14.3.4. Kemijsko odvajanjekisika 14.3.5. Spredavanje odnoSenja kapljica 244 244 244 14.4. KONTROLA KVALITETE VODE 24s 15. KVAROVI I OSTECENJA GENERATORA PARE 247 15.1. BUBNJEVI I KOMORE 247 I 15.2. CIJEVI 15.2. Pregrijavanje L. materijala t5.2.2. Kotozija s unutra5njestrane 15.2.3. Korozija s vanjskestrane 248 248 252 253 l 15.2.4.Erozije. . J.5.2.5. Zamor materijala .r<A 254 16. POGON I ODRZAVANJE BRODSKIH GENERATORA PARE 257 16.1. PRIPREMA ZA POGON 257 15.2. DOVODENJE POD RADNI TLAK 268 16.3. KONTROLA U POGONU 269 16.4. POREMECAJI U POGONU 270 ; 16.4.1.Niska ili visoka razinavode 270 16.4.2.Slaboprovjetravanje 270 16.4.3.Puknu6ecijevi 271 16.5. ZAUSTAVLJANJE RADA 271 ; 16.6. RADOVI IZVAN POGONA 272 1 6 . 6 . 1M o k r o k o n z e r v i r a n i e . 272 i 16.6.2. Suho konzerviranie 272 I 16.7. PREGLEDI I CISCENJE 273 t6.7.t. Unutra5njipregled ZIJ 16.7.2. Yanjski pregled 274 t6.7.3: SluZbeni pregledii ispitivanja 274 1 7 . EKONOMIENO VODENJE POGONA GENERATORA PARE 277 17.1. GUBICI TOPLINE IZLAZNTH DIMNIH PLINOVA 277 17.2. KONTROLA PROCESA IZGARANJA 278 17.3. GUBICI ZBOG NEPOTPUNOG IZGARANJA 283 XI lr
  9. 9. 17.4. UTJECAJOPTERECpNTaNA EKONOMICNOST PoGoNA . . 284 17.5.UTJECAJODSOLJAVANJA EKONOMICNOST NA POGONA . 285 17.6.urJECer onnZavANJA NA EKoNolarCNosr pocoNA . . 28518. MOGUCNOSTI RAZVOJA BRODSKIH GENERATORA PARE 287 Ts . pOvBCaND TERMODINAMSKE ISKORISTIVoSTI RADNoG CIKLUSA 287 18.2.POVECANJE TOPLINSKE ISKORISTIVOSTI GENERATORA PARE 288 18.3. KONSTRUKTIVNI DIJELOVI OGRIE{NIH pOvRSTNa 289 18.4. POBOLJSANJE PROCESA IZGARANJA 289 18.5. USAVRSAVANJE KONTROLE, REGULACIJE I AUTOMATIZA- CIJE POGONA . . 291 PRILOZI 293 LITERATURA 325XII
  10. 10. r;l;; 1. OSNOVNE ZNAEAJKEBRODSKIHI GENERATORA PAREl 1.1.RAZVOJ BRODSKE PARNEPROPULZIJEI Od pronalaska parnog stroja i njegovaprvog uvodenjakao brodskogpogon- skog uredaja, razvojbrodskihpropulzijskihsistema da su sekao pogonskiuredaji upotrebljavali prosaoje kroz visefaza, tako parni stapnistroj, Ottov motor, parnaI turbina, Dieselovmotor, kombinacija parnogstapnog strojai parneturbine (sistem Bauer-wach), plinska turbina, kombinacijaplinske turbine i Dieselovamotora (sistemPescara), elektridnipogon i nuklearni pogon. Parni stapni stroj ugradenje prvi put na brod >Clermont<L807.godine. Do drugog svjetskograta je kao propulzijskiuredaj prevladavao parni stapni stroj, i prema broju ugradenihjedinica i prema njihovoj nosivosti.Nakon drugog svjet- skograta zapodinje dominacijamotornogDieselova pogona.Usporedos gradnjom velikih brodova naglo se smanjujeprimjena parnih stapnihstrojevapa se njima u posljednjevrijeme koriste djelomidnojos na remorkerimai ledolomcima,zbog moguinosti velikog preoptere6enja na luksuznimputnidkim brodovimamanje te nosivostizbog vrlo mirnog rada. Prva parna turbina snage1750 kW ugradena 1894.godinena brod >Turbi- je na< koji je imao nosivost t. zbog znadajnih 42 prednosti(manjamasai ugradbene dimenzije,velike snage jedinici, Sirokopodrudjeregulacijesnage broja okre- po i taja, velika trajnost, miran pogon) primjena parnih turbina naglo je pove6ana, naroditou brodovimavelike nosivosti.Medutim, gradnjom Dieselovamotora na teska goriva, velikih snaga,parna turbina biva opet potisnuta,osim kod velikih ratnih jedinica, brzih putnidkih brodova te tankeravelike nosivosti. Velik poticaj razvoju i gradnji brodskihparnih propulzijskihpostrojenjapo- dinje narodito u drugoj polovici Sezdesetih godina, zbog gradnje velikih tankera pogonske snageod 25000 do 30000kW, pa i viSe.Osim toga, zanimanjeza parni pogon pove6alose kada su se podeli graditi veliki i brzi brodovi za prijevoz kontejnera,s instaliranim snagama pogonskihstrojevado 2 x 25000kw, pa i vise. Ne moZe se odrediti o5tra granica za primjenu Dieselovamotora i parne turbine kao propulzijskogstroja; za snagemanje od 15000 kW dominantanje
  11. 11. H Dieselovmotor, od 15000do 20000kW primjenjuje sepodjednakoparna turbina i Dieselovmotor, a za snageve6eod 20000 kW prevladavaparna turbina. 1.2.RAZVOJ BRODSKIH GENERATORA PARE Brodski generatoripare (parni kotlovi) namijenjenisu proizvodnjipare koja sluLi za propulziju, pogon pomodnih strojeva i uredaja te za razlitite brodske sluZbe.Kapaciteti parametriproizvedene pare ovise o namjeni kojoj generatori pare moraju udovoljiti na brodu.I Brodski generatorpare datira se od 1807.godine, odnosnood dana kada je za pogon broda >Clermont<< put primijenjena vodenapara. prvi Prvi korak u razvoju brodskih generatorapare tzy. je "Skotski" kotao (slikat 1.1). Sve do drugog svjetskograta Skotskije kotao bio najde56e proizvodad pare. ugradivanbrodski i8 ci I !n l- la cl -J l.l. Skotskikorao Legenda:l-plait bubnja,2-plamenica, 3-skretna komora,4-dimnecijevi,5-kotve,6-spreZnja- ci, 7-ukrepe, S-parni dom lzvor: 6, llll34
  12. 12. i Prvi Skotski kotlovi bili su izradeni zakivanjem i uglavnom loZeni ugljenom, a kasnije se preslo na zavarene konstrukcije i loZenje tekuiim gorivom. FrimjenaF goriva omoguiila je porast kapaciteta tim jedinicama, pove6anjem sieci- PIygih fidnih optere6enja ogrjevnih povrsina, a varenom konstrukcijom dodatno je ima- njena masa ugradenih materijala, sto je bilo narodito znatajno za primjenu nar brodovima. Zamjenom klasidne skretne komore vodenim cijevima proiza5li su moderniji generatori pare poznati kao >Howden-Johnson< i >>capus< (slika 1.2), kod kojihI PRESJEK C-CI O o,l$ O A I B ! Sl. 1.2. Parni kotao >Howden - Johnson< Legenda: l-plast bubnja, 2-plamenica, 3-dimne cijevi, 4-kotveni vijci, 5-parni dom, 6-konvek- tivni snop isparivada, 7-pregrijad pare Izvor: 6, Il46 je znatno povecanjedinidni kapacitet,pospjesena cirkulacija vode, smanjena je masate pobolj5anielastidnost konstrukcijei sigurnostu pogonu. -Parametri pare kotlova cilindridnih konstrukcija, kojima pripadaju i sva tri prethodnospomenuta tipa, uglavnomsu odgovarali zahtjevima ipotrebima parnih stapnihstrojeva. Danas kao pomodnejedinice imamo izvedbetzv. tipa,St"um- bloc<,koje imaju slidneosnovne konstruktivneelemente kao Skotski kotao. odno- sno: plamenecijevi (plamenice),dimne cijevi i skretnekomore.
  13. 13. Pojavomparne turbine, kao propulzijskogstroja, nastajedruga etapau raz-voju i gradnji brodskih generatorapare, dija konstrukcija sve vi5e gubi oblikklasidnihkotlova, pa im je stogaprimjerniji naziv generatoripare. Sekcijskigeneratorpare (slika 1.3) dobio je ime zbogvodenihkomora sekcij-ske izvedbe. PRESJEK A.A i-B Sl. 1.3. Sekcijski generator pare INor: 6,lIlTl Njegove glavne prednosti, u odnosu na Skotskikotao,jesu ove: pove6anikapacitet,povi5enevelidinestanja proizvedene pare, povedana elastidnost kons-trukcije te smanjenamasai ugradbenedimenzije. Na njima su bile ugradivanenaknadneogrjevnepovr5ine,kao zagrijadizrakaili zagrijadivode. Sekcijski generatoripare uglavnom su bili koriStenikao glavni generatoripare, odnosnoradi opskrbeparom propulzijskihstrojeva. Prvi brodski generatorpare koji je konstruiranspecijalnoza brodskeuvjeterada je >Yarrow<<tri bubnja (slika 1.4). Prve izvedbeimale su ravne snopove sisparivadkih cijevi, a pregrijadisu bili smje5teni izlaznomdijelu premadimnjaku. u4
  14. 14. r;l ! I I Sl. 1.4, )Yarrow<< generator pare mor: 6, lll57 Zbog poviSenjatemperaturepregrijane pare pregrijad je premjestenu cijevni snop, odnosnou podrudje vi5ih temperaturadimnih plinova, blize lozistu.-Kao naknadnaogrjevnapovrsinanajdesde ugradivanzagrljat,zraka.Najvise takvih je jedinica ugradenoje na engleskimi francuskimratnim i trgovadkimbrodovima. Daljnja razvojna etapa bila je gradnja vodocijevnih izvedbi, od kojih su poznati generatoripare tzv. rrD<-izvedbe, okomitim cijevima (slika 1.5),tb >In- s tegral<<-izvedbe,s kosim cijevima.pregrijadi su smjesteniizmedu p*og i drugog isparivadkog snopa, a kao naknadneogrjevne povrsine ugradivani su zagriiael vode i zagrijati zraka. Takvi generatori pare gradeni su uglavnom kao glavne jedinice za parnu propulziju,a na brodovimasu bili ugradivani parovima,simetridno u postavljeni. Generatoripare koje svrstavamo specijalne u izvedbe(>La Mont<, >>Benson<<. ,Velox,,.>Loffler<)nisuse mnogoprimjenjivali trgovadkim na brodovi- "Sulzer.,
  15. 15. I Sl. 15. >D<<generatorPare lmor: 6, lll82 ma, a narodito ne na tankerima. Oni su razvijani i vi5e prilagodavani uvjetima i potrebamaratnih brodova. Gradnjom velikih tankera s parnom propulzijom preslo se na izvedbuparo- proizvodniirsistemas jednim glavnim i jednim pomoinim generatorompare. To je uvjetovalogradnjujedinicavrlo velikih kapaciteta visokimpogonskim s parame- irima 1ttat, tJmperatura) proizvedene pare. Tako je razvijenoviSetipova suvre- menih izvedbi,specijalno namijenjenihbrodovimanajve6enosivosti. su uglav- To nom izvedbes ueii- ozradenim isparivadkim povriinamai sa stropnosmje3tenim gorionicima , koji omogu6uju efikasnije izgaranje pri mali-mvi3kovima zraka. Efikasnost izgaranjapospje5uje oblik loZi5tai trajektorija plamenai dimnih pli- nova u obliku slova ,lJr., prema demuje takva izvedbai dobila ime (slika 1.6). Takve konstrukcijeimaju dva dimna prolaza.Prvi je prostor zaptaYo loZiite, a u drugom prolazu smje5tenisu cijevni snopovi dodatnih ogrjevnih povriina. Kroz loZiSteplamen se kre6e od gorionika prema podu, a u drugom dimnom kanalu dimniie plinovi kreiu od poda okomito prema izlazuodnosnodimnjaku. 6
  16. 16. iz dva prostoraoblozenihekranskimcijevima: u prvom je smjesteno loziste,a udrugom dijelovi ogrjevne povrsine. oni su medusobnoodvojeni nepropusnommembranskom stijenkom kroz koju dimni plinovi prolaze samo donjim dijelom,gdje su membranske cijevi razmaknute takoomogu6uju i prolaziz jednogprostorau drugi. Uljni gorionicismjedteni na krovnom dijelu loZi5ta tako plamenodnosno su padimni plinovi imaju putanju u obliku slova >lJ<, prema demusu takve jedinice idobile svojeime. Takav oblik i konstrukcijaloZi5taomoguiuju duZii bolji kontaktzraka s desticama goriva, dime se poboljsavaizgaranjes minimalnim pretidkom +zrakaQ.: 1,03 1,05). Dimni plinovi izlazeiz loZi5takroz prolaze na donjem dijelu loZi5t i ulaze au drugi prostor, gdje su smjestenipregrijadki snopovi (primarni i sekundarni)izagrijat,vode (ekonomajzer). Regulacijatemperaturepregrijane pare izvedenaje s pomo6u povrsinskoghladnjaka smjestenog parnom bubnju, gdje para kroz regulacijskiventil ulazi uiza.primarnog pregrijadapa se dodatno pregrijavau sekundarnompregrijaduizkojeg izlazi prema potro5adima. Takve jedinice najde56e opremljenejo5 zagrijatem zraka regenerativnog sutipa (rotacijski), u koji dimni plinovi tilaze iza zagrijah vode, tako da se sto visesmanji izlazna temperatura dimnih plinova(dakdo 115"C), odnosnoizlaznigubici,i tako se maksimalnopoveia stupanj iskori5tenja generatora pare. osnovni opis tog generatorapare moZese upotpuniti ovim konstrukcijskimosobinama:1. konstrukcijaje potpuno varene izvedbe,kompaktna,elastidna, bez ekspanzij- skih spojeva;2. dimni prostor je potpuno nepropustan zatvorenmembranskom i stijenom, sto omogudujekonstrukcijus laganomizolacijom,jer se dimni plinovi s visokom temperaturomnigdje s njome izravnone dodiruju;3. konstrukcija i geometrijski oblik loZi5ta omoguiuju izgaranje s minimalnim pretidkom zraka;4. smjestaji oblik ogrjevnihpovrsinaomoguiuje lak pristup pri pregledui dis6e- nju;5. masaje ugradenog materijalamala zbog minimalnenosivekonstrukcijei male toplinskeizolacije,pa je specifidnaproizvodnjapare po jedinici masekonstruk- cije vrlo velika, Stoje naroditobitno za brodskepotrebe. Izvedbaslidnatoj konstrukciji brodskoggeneratora pare, ali sa dva bubnja, jeprikazana na slici 1.18.To je jedna od modificiranihizvedbi>D<-tipageneratorapare s krovno smjeStenim gorionicima. Sistem regulacijutemperature za pregrijanepare rijesenje s pomo6uohladivada pare smjeStenog bodnomdijelu konstruk- nacije, gdje se toplina oduzimaulaznim zrakom.20
  17. 17. Pode5avanjem kolidinepare koja prolaziorebrenimcijevimatog izmjenjivadapostiZese Zeljeni udinak u regulaciji izlaznetemperaturepregrijanepare. $. 1.f8. Modificirani brodski generator pare (>Foster Wheeler") "D" Brodski generatorpare, prikazanna slici 1.19,ima izvedburegulacijetempe-rature pregrijanja s pomoiu regulacijskog snopazagrijah vode, koji je smje5tenu dijelu okomitog dimnog kanala, usporedos drugim snopompregrijada.Ovdjese temperaturapregrijanepare regulira s pomo6u regulacijskihdimnih zaklopkismje5tenihiznad cijevnih snopova;njihovim pode5avanjem regulira se kolidinadimnih plinova koja struji pregrijadkimsnopom,odnosnoregulacijskimsnopomzagrijatavode. Na taj se nadin mijenja toplina koju preuzimapregrijadkisnop,a time i temperaturaizlazne pare, koja bi inade,zbograzlltitih optere6enja,imalarazlidituvrijednost. 2l
  18. 18. propuhi€a &de _ propuhi6a dad6 Fg&ciiski rogulactskeklapne snop nosdi profil Progriiad cljed bodnog skelnl ilm propuhiv.d 6rds bo6m dna skrelni lim pregrijaaa t I 1-/ Sl. 1.19. Brodski >D<<generator pare (>Foster Wheeler<) -TAVRSTE BRODSKIH GENERATORA PARE Podjelabrodskihgeneratora pare moZesetemeljiti na razliditimkarakteristid-nim pojedinostima,a ovdje 6e se iznijeti samo one najde5ee:L. Prema namjeni, brodski se generatoripare mogu biti:-2 €leytit-btqdSfi-g".r"tutori pare, koji su namijenjeni opskrbi glavnih propulzij- skih strojevavodenomparom, brodsk-igeneratori pare, koji su namijenjeniopskrbi vodenompa- Tpomojfii rom pomoinih strojeva (turb.opumpe, turbogeneratori) pomo6nihsistema i (grijanje tereta, grijanje goriva, domaiinskepotrebe i slidno).22
  19. 19. 2 . Premamediju koji prolazi kroz cijevi: - vodocijevnigeneratoripare koji u cijevima imaju vodu, a oko cijevi dimne plinove, - dimnocijevnigeneratoripare, kojima kroz cijevi struje dimni plinovi, a oko njih se nalazivoda. 3. PremapoloZaju cijevi: - kosocijevnigeneratoripare, - strmocijevnigeneratoripare,I - kutnocijevnigeneratoripare. 4. Prema nadinuoslobadanja toplinskeenergije: - generatoripare s loZi5tem(loZeni),I - generatoripare na ispu5ne - nuklearni generatoripare. plinove iz motora (utilizatori), 5. Prema vrsti cirkulacije:t - generatoripare s prirodnom cirkulacijom, - generatori pares prisilnom cirkulacijom.koja mozebiti optodna protodna. ili 6. Prema vrsti provjetravanja(ventilacije): - generatoripare s prirodnom ventilacijom, - generatoripare s prisilnom (tladnomili usisnom)I ventilacijom, - generatoripare s induciranomventilacijom Daljnja podjela generatorapare moZe se izvoditi ako se uzmu u obzir i druge konstruktivneili proizvodneznadajke,ali ovdje ih neiemo spominjati jer su one manje.vaLne malokadse primjenjuju. ik 1.6.OSNOVNE ZNAENITEGENERATORA PARE Kod opisivanjai definiranjageneratora parenavodesekarakteristidne velidine na temelju kojih se moZe ste6i osnovni uvid u njegovu konstrukciju, velidinu, kvalitetu i namjenu. Osnovneznadajkegeneratora pire jesu: 1. Ttak generatora pare. Definira se ovim velidinama: (1) Dopusteniili konces1jst1114< je najvisitlak kojim sesmije voditi pogon To generatorapare. velidini prilagodenisu sigurnostiventiii; kada ie"po_ -Toj stigne najvi5i tlak oni treba da se otvor". Nu temelju njegove velidirie proradunavase dvrstoia svih tladnih dijelova getreraloru- pire (bubnja, komora, cijevi, itd.). on je obidno 5% ieei od iormalnog radnog tlaka u parnom bubnju. (2) Radni ili pogonskitlak u generatoru pare (u parnom bubnju). on je, kao sto je vei prije spomenuto, obidno5% manji-oddopustenog tlaka, a ta je jednaka tlaku u parnom bubnju za vrijeme rada. _,. velidina (3) lzlazni tlak iz pregrijada.pa_re. je stvarni tlai<pare na izlasku iz genera_ To tora pare (iza pregrijada).on je manji od radnog tlaka zavelidinu lubitka zbog strujania r9z pregrijad. ovisno o konst.ikciji i veridinipre[rijada, _ taj tlak je za od 5 do I0"/" manji od radnog tlaka u bubnju. 2. Temp_eratura pregrijane pare. To je temperatura koju ima pu.u .ru izlasku iz pregrijadapare. TeZnjaza sto veiim stupniemiskorisienjapu.rrogciklusa vodi nastojanjuda se postignesto visa temperatura pregrijatr"put", t6;a ie, medu- 23
  20. 20. tim, ogranidena razvojem tehnologije, odnosno dvrstoiom materijala kod viso- kih temperatura. Najve6e ekonomske temperature pregrijanja danas su za stacionarna postrojenja do 650C, a na brodovima do 550C.3. Kapacitet (utin) generatora pare. On zapravo predstavlja proizvodnju pare u jedinici vremena, a definira se ovim velidinama: (1) Normalni kapacitet. To je ona velidina kod koje generator pare normalno radi s maksimalnim stupnjem iskori5tenja. Mjerodavan je za projektiranje cjelokupnog parnog postrojenja. Najde56e je to 80% maksimalno trajnog kapaciteta. (2) Maksimalni trajni kapacitet. To je velidina proizvodnje koju generator pare moZe postidi u kontinuiranom radu. Na temelju njega proradunavaju se i projektiraju ogrjevne povr5ine i propusne mo6e sistema. Obidno je 20% ve6i od normalnog kapaciteta. (3) Maksimalni kratkotrajni kapacitet. To je velidina proizvodnje koju genera- tor pare moZe posti6i u trajanju od 30 minuta. (4) Minimalni kapacitet. To je tehnidki minimum proizvodnje pri kojoj uredaji generatora pare mogu joS kontinuirano raditi u sigurnom i trajnom pogonu. Da bi se mogao steii uvid u velidinu kapaciteta (proizvodnje) paroproizvodnihjedinica razliditih parametara (tlak, temperatura pregrijanja), odnosno da bi sepri usporedbi mogli iskazati zajednidki pokazatelji, desto se primjenjuje pojamtzv. >>normalne<< pare. To je zapravo suho-zasi6enapara proizvedena iz vode od0"C, pri atmosferskomtlaku 0,1013MPa. Skladno tome, sadrZajtopline, odnosnoentalpija >>normalne<< pare, iznosi 2662 kJlkg, pa je odnos izmedu proizvedenepare D bilo kojih parametara i kolidine pare Dn dan izrazom "normalne<< Dn _ip - i, (1-1) D 2662gdje je io [kJ/kg] entalpija proizvedene pare, a i, [kJ/kg] entalpija napojne vode.Odredivanjem proizvodnje tako definirane >>normalne< pare mogu se usporeditikapaciteti generatora pare s razliditim pogonskim parametrima proizvedene pare. Pored navedenih osnovnih karakteristika, kao zna(ajne velidine navode sejoS: stupanj iskoriStenja generatora pare, temperatura izlaznih dimnih plinova itemperatura napojne vode. Osim toga, radi sagledavanja pona5anja u pogonu potrebno je poznavatikarakteristidna specifidna optere6enja generatora pare, odnosno:1) Specifiino optere6enje loZi5ta je kolidina topline koja se razvlja po jedinici volumena loZiSnogprostora, iz (ega proizlazi da je Q, ot: v:r: B (H,t+Vt v, CLtLt) f Yl (t-2) LmtIgdje je q, [m] specifidno opteredenje volumena loZi5nogprostora, B [kg/s] kolidinagoriva, H. [kJ/kg] donja toplinska vrijednost goriva, [ [m3/kg] potro5nja zrakapri izgaranju 1 kg goriva, Cr [kJ/m3K] specifidna toplina zraka kod ulaza u loZiSte,/., [C] temperatura ulaznog zraka u loZi5te, V, [-] volumen loZi5nog prostora,a Qr [kW] ukupna toplina dovedena u loZi3te.24
  21. 21. IIrl Specifidnooptereienje loZiSnog prostora razlikuje se kod razliditih konstruk- cija generatorapare, a orijentacijskevelidinedane su u tablici 1.2. Tablica 1.2. Specifidna opteredenja loZi5ta Vrsta generatorapare q, [kWm3] cilindridni generatoripare s plamenicima,loZenitekudimgorivom 800 do 1 100 vodocijevnibrodski generatoripare, loZeniteku6imgorivom 6ffi do 1200 vodocijevni generatori pare na ratnim brodovima, loZeni teku6im gorivom 1800 do 3500 stacionamistrmocijevnigeneratoripare, loZeniugljenompraiinom 2ff) do 350 2) Specifitno masenoopterecenjeisparivata definirano je kao kolidina pare koja se proizvodipo jedinici ogrjevnepovr5ineisparivada jedinici vremena,odno- u sno D lrsl Q":11 L-4-I (1-3) gO!9je q.- [kg/m2s]specifidnomasenooptereienje povr5ine isparivada,D [kg/s] kolidinaproizvedenepare, a ,4oo[-t] povr5inaisparivada. orijentacijske vrijednosti specifidnogmasenogopteredenjapovrsine ispari- vala prikazane su u tablici 1.3. Tablica 1.3. Specifidna masena optere6enja powline isparivada Vrsta generatora pare q" fkglm,hl kosocijevniili strmocijevnigeneratoripare s neekraniziranimloZistem 35 dor 55 kosocijewi ili strmocijevnigeneratoripare s ekraniziranimloZiltem 55 do 70 generatoripare s intenzivnoozradenomogrjevnompovr5inom 70 do 100 brodski cilindridni generatoripare (Skotski,Steambloc) 15 do 25 brodski vodocijevnigeneratoripare s prirodnom cirkulacijom 35 do 70 brodski vodocijevnigeneratoripare s prisilnom cirkulacijom 50 do 100 brodskivodocijevni generatoripare na ratnim brodovima do 150 3) Specifinno toplinsko optere6enje ogrjevnih povrSina definirano je kao kolidina topline koju prenosi jedinica povrSine pojedine ogrjevne povrSine u jedinici vremena, pa slijedi da je: 25
  22. 22. I (1) specifidno toplinsko optere6enje isparivada e,:fi:P!# ILtw1l r"? .(1- 4) I gdje je q"1[kWm2] specifidno toplinsko optere6enje povr5ine isparivada, D [kg/s] proizvodnja pare, ir, [kJ/kg] entalpija pare na izlazu iz parnog bubnja, lr, [kJ/kg] entalpija vode na ulazu u parni bubanj odnosno naizlazu iz zagrijata vode, -4,,0[m2] povr5ina isparivada a Q*o [kW] toplina predana isparivadu. (2) specifidno toplinsko optere6enje pregrijadapare +or:ff (1-s) gdje je qep[kWm2] specifidnotoplinsko opteredenjepovriine pregrijada pare,A, [m2]povr5inapregrijadapare, a O, [kW] toplina predanapregri- jadu pare. (3) specifidno toplinsko optere6enje zagrijadavode - O,,,_D(i2i iNV) Q o z v :^ . r : A^ try II (l _ 6) L "rt gdje je qoru [kWm,] specifidnotoplinsko oprereienje zagrijala vode, i,,.y [kJlkg] entalpija napojne vode, Aru [m2] povr5inazagrlja(a,a Qr, lkWl toplina predanazagrijaduvode.4) Specifiino optere6enje je vodenogogledala kolidina proizvedenepare po jedinici povrSine vodenogogledalaparnog bubnja, odnosno D f rsl Q v o :4 r o t r r (1-7) L l ili Vo Dv,l m3I 4 v o : 1 ;: ( 1- 8) A ,n -L , -tl gdje je qy6 [kg/s m2 ili m3A m3] specifidno optere6enje povrSine vodenog ogle- dala, v3,[m3ikg] specifidni volumen zasiiene pare u bubnju, a Auolm2fpovr5ina vodenog ogledala. Ta karakteristidna velidina zna(ajna je radi kontrole dimenzija parnog bubnja, jer o njoj ovisi vlaZnost zasiiene pare koja izlazi iz bubnja. Sto je velidina specifidnog optereienja vodenog ogledala parnog bubnja ve6a, odvaja- nje mjehurila pare od vode zbiva se na manjoj povr5ini, pa je i mogu6nost povladenja kapljica vode s parom znatno veea.5) Specifiino opteredenjevolumena parnog prostora jest proizvodnja pare po jedi- nici volumena parnog prostora iznad vodenog ogledala, odnosno26
  23. 23. D f r e l 4*: V* L. *r--Jf iti q*: Du.. f 6l I v * L . n tj (1- 10)f gdje je 4v9[k_g/s ili m3/sm3]specifidno m3 optere6enje volumenaparnogprosro- ,u, u.lpo [m3]volumen parnog prostorau bubnju iznad vodenogogtedita. ro specifidno optere6enje takoder utjede na kvalitetu (vlaZnost) iltaine pare iz bubnja. 1.7.POSEBNI ZAHTJEVI BRODSKE ZA GENERATORE PARE - S obzirom na specifidne uvjete rada na brodu, brodskigeneratoripare moraju udovoljavatinekim specifidnim zahtjevima: 1. Pogonska sigurnost najvaZniji je zahtjev jer o tome izravno ovisi sigurnost ditavogbroda i njegoveposade. 2 . Jednostavna konstrukcij_a, omogu6uje pregled,popravaki odrZavanje. koja lak J. Jednostavno posluZivanje rukovanjejer na brodovimatreba radunatis des6im i izmjenamaposade(pogonskog osoblja),kojoj treba omogu6itibrzo upoznava- nje i spremnost upravljanjepogonom. za 4 . Fleksibilnost pogonu , tj. sposobnost u prilagodbenaglimpromjenamaoprere- 6enja, posebnopri manevriranjubrodom. s time u vezi vlzna ie i mosudnost prihva6anja preoptereienja,da bi seu nenormalnim uvjetima(loseatmo-sferske prilike, opasanpoloZaj)osiguralasigurnostbroda. 5 . Mogudnostbrzog upu6ivanja,da bi se izbjeglanepotrebnadangubau luci. 6 . Mogu6nost rada pri nenormalnom poloZajubroda, tj. pri bodnomnagibubroda * 30 te poniranjubroda + 12". Sto laksa konstrukcija, !a bi brod bio optereien sa Sto manje nepotrebnog tereta. zbogtoga su brodski generatoripare, u pravilu, vise specifidno opterel 6eni. 8 . visoki stupanj iskoristivosti,radi smanjenjapogonskihtroskova goriva koji najvi5eutjedu na cijenu brodskogprijevoza. 9 . Prilagodenost(neosjetljivost)na rad s razliditim kvalitetama goriva, jer se gorivo nabavlja u razliditim dijelovima svijeta, zbog tega njegove pojedine karakteristikekatkad i znatno variraiu. Da bi se moguie nepravilnosti u pogonu kao i eventualnehavarije ogranidile na najmanjumjeru, drLavna brodskaklasifikacijska osiguravajuia i druStva izdala su strogepropiseo projektiranju, izradi i eksploataciji brodskihgeneratora pare. Tu se, u prvom redu, podrazumijevaju nadinproraduna pojedinih kljudnih dijelo- va, kvalitetamaterijalai nadinnjegovatestiranja,propisi o opremi odnosnoaima- turi generatorapare, nadin ispitivanja generatorapare, periodidni inspekcijski pregledikoji se provodeneovisnoo stanju generatora pare, tehnidkadoliumenta- cija koja mora biti uvijek na raspolaganju, strudno znanjepogonskogosoblja te nadinnjegovaprovjeravanja. 27
  24. 24. I 2. TERMODINAMSKE OSNOVE GENERATORA PARE 2.1.PROCES PARNOM U POSTROJENJU U toplinskim procesima dija je osnovnashemaprikazanana slici 2.1, gdje se kao radni medij koristi vodenapara, praktidkibi bilo vrlo te5koprovestiCartnotov ciklus. Naime, kako je vidljivo iz dijagramaZ-s (slika 2.2), da bi se dobila vrela voda stanja 2, trebalo bi prekinuti proces kondenzacijetodno u stanju 2 te adijabatskikomprimirati takvu vlaZnuparu do tlaka isparavanja Tu bi nastale p,. te5koiezbograda s nehomogenom mje5avinom, kojoj postojiteLnjada separna u faza odvoji od tekude. Osim toga, pri kompresiji jade bi se zagrijavalasti5ljiva parna faza, dok bi nesti5ljivatekuia faza ostalahladnija. Zbogtoga se na kraju kompresijene bi dobila vrela voda stanja 2, ve( neka smjesapregrijanepare i hladnije vode. PREGRUAC I PAFE I lr**,""f J *o"otn*t? f0i#^ Sl. 2.1. Osnovna shema parnog procesa Sl. 2.2. T-s dijagram parnog procesa 29
  25. 25. Mnogo je jednostavnije provesti kondenzaciju do kraja, tj. do todke 6, te dobiveni kondenzat tladiti pumpom na tlak koji je u generatoru pare. Na taj nadin nastaje toplinski proces poznat kao Clausius-Rankineov.l Iz dijagrama T-s uodljivo je da 6e toplinski stupanj iskoristenja ovakvogprocesa biti manji od odgovarajuieg Carnotova2, jer se sva toplina na taj nadinne dovodi pri najvi5oj radnoj temperaturi, vei se jedan dio dovodi pri nizojtemperaturi, odnosno u radnom podrudju izmedu stanja 1 i 2. Mectutim, tu sekoristi druga pogodnost parnog postrojenja, a to je da se para pregrijava prikonstantnom tlaku, dime se podize srednja temperatura dovoclenja lopline, aprema tome i povisuje toplinski stupanj iskori5tenja procesa. Daljnje su moguinosti poveianja stupnja iskori5tenja Clausius-Rankineovaprocesa u primjeni regenerativnog predzagrijavanja napojne vode prije ulaska ugenerator pare te medupregrijavanja pare iza visokotladnog dijela turbine, dimese takoder povisuje srednja radna temperatura dovodenja topline u procesu. Medutim, to se ovdje detaljnije ne1e razmatrati,jer ne pripada sadrZajuproudavanja. Na sljede6imdijagramima,slika 2.3. i slika 2.4, pikazan je opisani parniprocesu dijagramimaP-v i i-s. ; I *Sl. 2.3. P-v dijagram parnog procesa Sl. 2,4. i-s dijagram parnog procesa-I Njema6ki fizidar R. Clausiusi SkotskiinZenjer W. Rankine su 1850.g. istovremenopredloZili parni ciklus koji prema njihovim imenima ima imez se zove prema franscuskomfizidaru Nicolasu.I4onardu Sadi Camotu (1796- 1g32), koji je liflu.s definirao idealni toplinski stroj s maksimalnomiskoristivoSiu I30
  26. 26. 2.2.PREDAJA TOPLINE GENERATORU U PARE Da bi se u generatorupare moglo isparavati, toplina treba da se kontinuiranodovodi. Kompletan procesu generatorupare zbiva se izmedu stanja l-2-3-4. voda treba da senajprije zagrije do temperatureisparavanja sto se dini r,,uz konstantantlak, pa potrebnatoplina za to proizlaziiz 2 Q,: ) codT (2-1) 1gdje je c, specifidna toplina vode pri nepromijenjenutlaku. Uzimajuii u obzir srednjuspecifidnutoplinu izmedustanja1. moLesepisati i2, 4,: Cr (tz- t) ,. (2-2)gdje je Co- srednjaspecifidna toplina vode izmedu temperatura/, i /r. Buduii da temperatura /, odgovara temperaturi isparavanja f, pri tlaku p,,slijedi e,: Cp (tr- tr) (2-3) Kolidina topline q., za zagrijavanjevode do temperatureisparavanja pre- ti,dodenaje u dijagramu Z-s povr5inomomedenomtodkama l-2-b-a. Kada se vodi zagrijanojna temperaturu isparavanja dalje dovodi toplina, onase isparava,a da bi se svapretvorila u paru tlaka p,, potrebnoje dovestikolidinutopline r r: ?i (s"- s6) (2-4)koja je u dijagramu predodena povr5inom 2-3-c-b. Ta toplina zove se toplinaisparavanja, sastojise od tzv. unutarnje topline isparavanja i vanjske topline a pisparavanjar1.,, odnosno r:Q+v (2-s) je Unutarnja toplina isparavanja onaj dio topline isparavanja koji se trosi napromjenu agregatnog stanja, tj. na pretvaranjevode iz tekuieg stanjau paru, paiz razlike unutarnjih energija proizlazi Q: rt" - ll (2-6) vanjska toplinska isparavanja trosi se radi pove6anja.specifidnogvolumena,odnosno - V: P (v" v) Q-7) 31
  27. 27. Shodnotome, moZese pisati da j e . r:u"-u+P(v"-v) (2-8)odnosno r:i"-i (2-egdje je i " entalpija (sadrZajtopline) suhozasi6enepare, a i entalpija vrele vode. Daljnjim dovodenjem topline suhozasi6enojpari, pri konstantnom tlaku, za-podinje pregrijavanje, a dovedena kolidina topline za pregrijavanje ovisi o konad-noj temperaturi /0, pa slijedi Zpp=cp^ (tu- t, (2- 10)gdje je Cr. srednjaspecifidna toplina pare pri konstantnomtlaku izmedutempe-rature tti to. Ona je u dijagramu I-s predstavljena povr5inom3-4-d-c. Ako je i: Cot, slijedi Qpp: it- i" (2-rr) Medutim, ogrjevnepovr5inegeneratora pare, odnosnozagrijadvode, ispari-vad i pregrijadpare, nisu u stvarnostidimenzioniranii izvedenida se promjenestanja(zagrijavanje, isparavanje, pregrijavanje)tako idealnozbivajuu njima, kaoSto je prikazanou prethodnim dijagramima.Kolidine topline koje se predaju upojedinim dijelovimaogrjevnepovr5ine generatorapare prikazanesu u dijagramuI-s na slici 2.5. Sl. 2.5. T-s dijagram procesa. generatoru pare u32
  28. 28. Naime, napojna voda ulazi u generator pare, odnosno u zagrijad vode stemperaturom napajanja /Nv, te se tu zagrije na temperaturu /,u, toia je obidnomanja od temperature isparavanja /, (najdeile za 20 do 50.C). To je potrebno da bi se sprijedilo isparavanje vode u samom zagrijadu, stobi se zbilo zbog pada radnog tlaka kod naglih promjena (poveianja) opteredenja,a to bi moglo uzrokovati nepoZeljne pulzacije u radu i osle6enjalog dileta gene-ratora pare.Treba navesti da postoje konstrukcije kod kojih isparavanje zapodinje vei u dijeluzagrljata vode, a oni se tada nazivaju predisparivadi. Prema tome, kolidina topline koja se predaje vodi u zagrijalu vode je Qzy: Cp^ (t.u - t*r): izv - ixv (2-12)gdjej9 i2r,entalpijavodena izlazu,a l*., entalpijavodena ulazuu zagrijadvode. Yoda iza zagrija(,aulazi u parni bubanj iz kojega se napajaju we ogrjevnepovrsine isparivada, u kojem se takoder skuplja para prij-eizlaska nu"-i"rto apotrosnjeili ulaza u pregrijadpare. para naizlazu iz bubnja nije potpuno juha,ved sadrzidio vlage (1 do 3%), sto odgovarastanju 3 u dijagramu z-s na slici2.5. Prema tome, toplina koja se stvarnopredaje vodi u isparivadu iznosi - - i7y Qi,p: i3 izv : i * x r (2-13) rgdje je r udio suhepare u todki 3. Medutim, zbog strujanjapare kroz cijevi pregrijadapada tlak od p na p p3 ,stvarno izlaznostanje odgovaratodki 4 , gdje je tlak, u odnosuna radni ltat uparnom bubnju, umanjen za velidinu otpora strujanja kroz pregrija(. zbog togaje stvarnatoplina, koja se predaje pari u pregrijadu,jednaki - - xr Qpp: i+, it, : io- i (2-14)gdje je lo entalpija izlazne pare iz pregrijada. Kada generator pare ima medupregrijad, tada se para na izlaskuiz visokotlad-nog dijela turbine vra6au njega,gdje seprije ponovnogulaskau turbinu ponovnopregrijavana vi5u temperaturu. Temperaturana izlazu iz medupregrijada pare obidno je jednaka izlaznojtemperaturiiz pregrijada. l slici 2.6. prikazanaje shemaparnogprocesas medupregrijavanjem, na aslici.2.7. dijagramz-s procesa generatoru u pare s ugradenihmedupregrijadem.Srafiranapovrsinapredstavljatoplinu koja se predaje pari u mectupreg"rijutt o-snopu. Toplina medupregrijavanja pare iznosi Q^p: i6 - i5 (2-rs)gdje entalpije iu,iitodgovarajutlaku i temperaturiu medupregrijadu pare, odnosnona izlazui ulazu u njega. 33
  29. 29. U realnomse procesupromjena stanjaod 4do 5, koja nastajeu visokotlad-nom dijelu turbine, ne zbivaizentropski(uz konstantnuentropiju), zboggubitakanepovrativostiu parnoj turbini, a isto se tako ni para ne medupregrij aya uznepromijenjentlak, zbog gubitaka strujanja kroz cijevi medupregrijadi,iao itoje prikazanou dijagramu Z-s na slici2.7. .Pad tlaka zbog strujanja kroz pregrijadi medupregrijat, razmjeranje brzinistrujanja pare kroz cijevne snopovete njihovoj velidini.Sl. 2.6. Shemaparnog procesas Sl. 2.7. T-s dijagram parnog procesas medupregrij avanjem pare medupregrij avanjem pare-N" k."j" k ltge, u prilogu 1, dane su velidine stanja zasi6ene pare ovisno o temperaturi i tlaku, a u prilogu 2. dane su velidine stanja pregrijane pare, takoder ovisno o tlaku i temperaturi.34 I
  30. 30. 3. GORIVOI IZGARANJE 3.1.ZNACAJKE TEKUCIH GORIVA Buduii da se za izgaranjeu loZistimabrodskih generatorapare u danasnje vrijeme uglavnomupotrebljavajutekuia goriva,ovdje"ce ,"lur-Jtr""ja ograniditi samo na njih, odnosnona ulja za roLeije. Termin >ulje za lozenle" ili >lozivo ulje< obuhvaia nekoliko proizvodakoji se medusobno razlikuju I -kemijskimsvojstvima,na osnovi kojiir prema fizikalno_ su i podijeljeni . flema ladinu proizvodnje,loziva ulja mogu se podijeliti u tri skupine:1 . loZivo ulje iz nafte,2. loZivo ulje iz ugljena (kamenogili mrkog),3 . loZivo ulje iz uljnih ikriljaca. za izgaranjeu generatorimapare danasse.uglavnom rabe teska loZivaurjaili manrt, dok se samokao potpalno gorivo koristi lak5efrakciie. su _ .Najznadajnije karakteristikeloZivihulja: (1) toplinskavrijednost,(2) gusto_ viskoznost, sadrZaj (4) sumpora, plami5te,lO; (5) ,uO.^j vode,(i)tiotsnifu,lTbroj itd.3.1.1. Toplinska vrijednost . Pod toplinskomvrijednosiu razumijevase toplina koja se oslobada potpunim izgaraniem jedinice kolidine goriva. Piitom treba razlik"ovatidvije a"itniii;" i" karakteristikegoriva, odnosno: . Gornja toplinskavrijednostrl, definirana toplinom oslobodenom je potpunimizgaranjem jedinicekolidinegorival pod uvjetom di senastalidimni plinovi ohladena temperaturuokoline i.tako uzrokuje kondenzacija vodenepa.e koiu nastajeisparavanjemvlage iz goriva te izgaranjemsadrZanog vodika; . ponja toplinskavrijednost.Fla, koja se u praksi Jaleko vije koristi, umanjenaje od gornje toplinskevrijednostiza toplinu isparavanja uoo",j", voda u parnomstanju izlazi s dimnim plinovima. To se stvarno dogadakod glneratora pare jerdimni plinovi izlazekroz dimnjak.stemperaturom uJ6o- od telmperature konden_zacijevodenepare, pa se toplina isparavanja sadrZane uoa. u piinovima izgaranjagubi u okolinu. 35
  31. 31. U nekim zemljama, npr. u Velikoj Britaniji, vi5e se koristi pojam gornjetoplinske vrijednosti, pa o tome treba voditi raduna pri analiziranju toplinskebilance s takvim vrijednostima. Ako se poznaje elementarna analiza loZivog ulja moZe se toplinska vrijednostodrediti i radunski, iako se na taj nadin dobiju manje todne vrijednosti negoizravnim kalorimetrijskim ispitivanjem.Najde56eprimjenjivana formula je Ha: 34000 142500 - w"-r (r", . 10500 - 2s00 w, r- (3-1) ?) [*q]gdje je w" maseni udio ugljika, w", vodika, wo, kisika, lrs sumpora, a W* vodeu gorivu u [kg/kgl. Skladno s definicijom. go.n;u toplinska vrijednost moZe se izra(unati iz ft.rl H r = H o + 2 s 0(0 * + er r ) w Q-2) Lu*=lgdjeizraz (ry 9 w".r)predstavlja ukupni maseniudio vodenepare u produktima Iizgaranja,pri demu je w* vlaga iz goriva, a 9 wr. kolidina vodene pare nastaleoksidacijomvodika iz goriva, Stoproizlaziiz stehiirmetrijskih odnosaizgaranja. Donja toplinskavrijednost loZivih ulja, dobivenihpreradom nafte, kre6e seod 39000do 42000kJ/ks.g.1.2.Gustoda Gustoia je masa jedinice volumena promatranog goriva. Cesto moZe posluZitiradi aproksimativnog ocjenjivanja raznih svojstava loZivih ulja, npr. viskoziteta itoplinske vrijednosti. Gusto6a loZivih ulja ovisi o temperaturi, a to se aproksimativno moi,e izrazitiizrazom - pt : prrs.q 0,00062 (t - )[q] Lm l (3*3)gdje je g(rs"q gusto6a pri 15oC,a / temperaturau ["C].3.1.3. Viskoznost Viskoznostulja za loZenjejedna je od njegovih najvaZnijihfizikalnih karak-teristika. Pritom se najde56e primjenjuju podaci kinematskeviskoznosti.Radiprikladnostiu praksi, destose izrai.ava stupnjevimaEnglera ["E]1, u dime se dajeodnosizmeduvremenaistjecanja cm3ulja i vodepri definiranojtemperaturi. 200t U Engt"rkq se viskoznost teku6eg goriva iskazuje u sekundamaRedwood "R], a u Americi u [ sekundamaSaybolt [ "S].36
  32. 32. Zajednidka karakteristikaloZivih ulja je velika promjena viskoznosti raz- mjerno temperaturi,a ta ovisnostpribliZnoitileai oOnbs ln v= C1 e-czt (3-4) gdje je ykinematskaviskoznost temperaturi/ u pri [.C], dok su Cr i Czkarakte- ristidnekonstantedotidnogulja. OvisnostviskoznostiloZivogulja o temperaturiprikazanaje na slici3.1. [mvslx 10-r U 9- 624 120 q J o c N o .9 520 416 312 100 80 60 D x o C Y. 208 104 n -2O O 20 40 60 BO 100 12o temperatura loZivog ["Cl utja st. 3.1. Ovisnost viskoznostio temperaturi loZivog ulja Izvor: 8, 65 je -viskoznost svojstvokoje ima najveii utjecaj na transporti rasprskavanje.o1- se neko ulje moglo transportirati pumpom, njigova viskoznost treba iznositi !1priblizno800 10-6do 1000 . 1-!-o -27! (tio oo t+oae;. Nadalje,da bi gorionikmogao ispuniti svoj zadatak, ulje mora prije rasprskavanjabiti toliko iagrijano viskoznost padnena pribliZno zo.-n-a do 40.1b-u mrls (: oo"s;n).*.TuSkladnotome, ovisnoo vrsti loZivogulja, potrebnoje zagrijavanje 90 do 130.c. na3.1.4.SadrZaj .: Stetnih elemenata- -.9uirno o porijeklu i nadinunastajanja, ulju za rozenjesadrzane odredene u sukolidine.sumporai ostalih elemenati, meclu kojimu nu-diti znataj i utjecaj ukori5te.njuimaju vanadij i natrij. Ti elementimogu nakon izgaranjapostatiuziokkoroziji. Sumpor prouzrokuje pojavu tzv. niskJtemperaturrie, vanadij a i natrijvisokotemperaturne korozije. 37
  33. 33. U procesu izgaranja sumpor najvedim dijelom oksidira u sumpor-dioksid(SOr), a manjim u sumpor-trioksid (SOJ, koji u spoju s vodenom parom iz dimnihplinova dini kiselinu. Ako se na nekom dijelu ogrjevne povr5ine temperatura spustido temperature rosi5ta sulfatne kiseline ili niZe od nje, ona se kondenzira Stouzrokuje vrlo intenzivnu koroziju na tom podrudju. Budu6i da su takve pojavevezane iskljudivo za dijelove generatora pare koji se nalaze u podrudju niZihtemperatura dimnih plinova, taj oblik korozije naziva se niskotemperaturna koro-zija. Kolidina sumpor-trioksida koja nastaje u procesu izgarunja bitno ovisi o pre-tidku zraka, pa zbog toga proizlazi i ovisnost temperature rosi5ta o koeficijentupretidka zraka ). i udjelu sumpora u gorivu, kao Sto je prikazano na slici 3.2. e- 1n z ; 110 I z o 100 tll F p, <tt o 9 0 tr U D I OS U M P O R A U L J U [ % ] Usr.3.2. Promjena temperature rosilta dimnih plinova u ovisnosti o sadrZaju sumpora u gorivu i pretidka zraka za izgaranje Izvor: 10, prilog 3338
  34. 34. . vanadij i natrij su elementikoji, kada su sadrZani gorivu, mogu uzrokovati upojavu tzv. visokotemperaturne korozije, sto nastajeu poJrudjuvisih"temperatura,odnosno najde56e oko pregrijada. pri temperaturamau tom podrudju nastajeniskotopivieutektikum.alkalija vanadijeva i oktidu, dije agresivno oi"torrunl"proi-zlazi iz.izmjenidnog djelovanja ispiranja zastitnogbtriirrog sloja na -"tirnoipovrsini te ponovne oksidacijenezastidene povrsinemetala]Naime, kod takvihtemperaturavanadij-oksiddisocira, stvaraju6islobodni kisik, koji se onda vrlointenzivnoveLeza distumetalnupovrsinu,i nakon toga se ponovnoispireoksidnisloj. Tako seprocesnaizmjence ponavljauz intenzivnuk6roziju metalnihpovr5ina. .Vb?g tih je svojstavapodatak o sadrZajusumporaL gorivu znadajankodprojektiranja naknadnih ogrjevnih povrsina generarorapare (zagrijada, vode i PORIJEKLO SAD SSSR Sredniai Dalekii Rumunjska Ju2naAmerika Srednji lstok 0,1 0,5 0,4 03 F q 0,2 l Y (D o o,o1 3 3 o,o5 5 o,o4 N E o.o2 0 2 3 SADRzu SUMPORA [%] %. CESCE ,/a st. 3.3.SadrZajsumpora i vanadija u rnineralnim uljima razliditog porijekla Izvor: 10, prilog 32 39
  35. 35. zraka) jer se one nalazeu podrudju niZih temperatuta, pa on zbog tog.azagj.;ija(aogiunie.rl" poveianje stupnja iskori5tenja i sniZenjetemperature izlaznlh dimnihpiinouu,"doi vanadil i natrij utjedu na projektiranje_prggrijada pare i drugihiii"louu izlolenih viiokim temperaturama(600 do 650"C), Sto osim termidkeotpornostimaterijala takoder ogranidava pove6anjetemperaturepregrijaneparepreko te granice. Udio tih elemenata, koji najvi5eovisi o porijeklu sirovenafte, destouvjetujedodavanje raznlhaditivagorivu radi spredavanja smanjenjadjelovanjaopisanih iliStetnih pojava.3 . 1 . 5 .P l a m i 5 te Plami$teje najniZa temperaturapri kojoj se pare, oslobodeneiz uzotkagoriva, zapaleizravnimplamenom,uz propisaneuvjete standardizirane metodeFoznavanje podatka o plami5tu loZivog ulja vaZno je zbog definiranja uvjetasigurnosti.Opdenitovrijedi praktidnopravilo da se loZivaulja ne smiju skladi5titiodnor.romanlpuliratiu otvorenimsistemima ventiliranimspremnicima tem- ili naperaturi iznad njihova Plami5ta vode SadrZaj3.1.6. Voda u loZivom ulju nije poZeljnai Stetnaje zbog vise razloga. Voda sasedimentima stvaramulj, a ako je vi5evode, onda nastajustabilneemulzije Zbogtoga nastajutesko6euiadu gorionika, azatepi se i filtar.za ulje. Nadalje, vodasnizujedonju toplinskuvrijednostgoriva, pogodujekoroziji te uzrokuje pjenusa-nje pri zagrijavanju jem Ako je ima, vodu treba odstranitiispuStan iz dna spremnika broi Koksni 3.1.7. Sklonost premastvaranju koksa,odnosno koksiranjuje tazlltita, a ona, ovisno o nadinuproizvodnje,rasteod destiliranihpremarezidualnim(ostatnim)uljima Koks se u praksi stvarau obliku dvrstekompaktneinkmstacije,najde56e na toplijim dijelovima gorionika, zbog (ega ima smetnji u njihovom radu, tj pri rasprskavanjuizgaranju. i Laboratorijsko odredivanje sklonosti nekog goriva prema stvaranju koksa obavlja se metodamaConradson Ramsbottom,a rijed je o isparavanju termid- i i kom raspadanjuuzorka goriva bez prisutnosti zraka. Koksni broj zapravo.je maseniudio neisparenog ostatka goriva (koksa), ispitivanogprema spomenutim standardiziranim metodama. 40
  36. 36. 3.1.8. Ostale znadajke osim opisanih, za loZiva ulja karakteristidna i druga svojstva: sadrZaj supepela,sadrZajasfalta,neutralizacijski broj, termidkastabilnbsti drugo. Medutim, ovdje se ona neie posebnoobradivati jer je njihova vaznostzaprimjenuu generatorima pare manja.. Radl ilustracije, u sljedeioj tablici 3.L. dane su orijentacijskevrijednostikarakteristikanekih vrsta loZivih ulia.Tablica 3.1. Orijentacijske vrijednosti za loZiva ulia Vrsta loZivogulja Te5koulje Ekstra lako i Katransko iz Katransko iz ulje ulje lako ulje kamenogugljena mrkogugljena Ugljik,wslo/o 82-85,5 do85,5 89-93 oko 82 Yodtk,wrrlo/" 11-11,8 13-t4 cca6,5 cca11 Sumpor, w5l% A A <1 0,3-l 0,7-2,5 Duiik + kisik, w*rt w orl o/o 0,6+ 1,9 cra3 Pepeo, w nlo/" 0,01-0,04 0,01-0,03 do 0,05 do 0,05 Ylaga,w*/"/o tragovi tragovi 0,5-1 0,1-0,5 Donj a toplinska vrijednost / kJ/kg 41000-42000 41Un-426n cca376fi) cca38500 Gomj a toplinska vrijednost/ kJ/kg 43500-44300 44000-44800 cca392ffi cca41000 gcor-* u dimnim plinovima/% 15,8-16,1 cca 15,5 t7,8-18,2 cca16 Specifidnagustocakod 20"C/kg/m: 0,91-0,935 0,83-0,87 1-1,5 0,85-1 Viskoznost/"E 110-160 30"C 1,5-2,5 20"C > 3 kod30"C kod kod 1,8-4kod20"C Plamiste/"C do240 >65 85-110 do 110 3.2. IZGARANJE LOZISTIMA U GENERATORA PARE je. _ osnovna funkcija lozistageneratora pare da omogudioslobadanje toplineiz koriStenoggoriva. Da bi se to osiguralo,i u fazi pr-ojektiranjai ,, pogonu,potrebno je detaljno poznavatiprincipe i zakonitostikbje su za to bitne. je_ .rzgaranje zapravok-emijska reakcija izmjene tvari i oslobadanjatopline.Izmjena tvari je preraspodjelaatoma elemenatau nove molekule, u tutu. ,"reakcije uvijek zbivaju uz nepromijenjenumasu,ovisnuo sadrzanim elementimau gorivu, te uz definirane volumske promjene, temeljene na broju plinovitihmolekula koje sudjeluju i nastajuu reakciji.3.2.1.Odnosiu procesuizgaranja Nosilac procesaizgaranjau loziitima generatorapare je kisik pa je, prematome, gorivo materija koja je sposobna bude u reakciji i kisitom, ,rr.ostouu- dadanje topline. Takva definicijane bi bila potpunaza tehnidkagorivaako sepritom 41
  37. 37. ne spomene i brzina reakcije. Naime, ta brzina varira od vrlo spore, kao Sto jesludaj kod oksidacije (rdanja) metala, do gotovo trenutne u eksploziji. Za tehnidkuproizvodnju topline, i kod generatora pare, ona je okarakterizirana kao brzareakcija gorivih elemenata s kisikom, demu narodito pridonose ugljik i vodik, kojisu najvaZniji gorivi elementi u gorivima. Kao Stoje ved prethodno nagla5eno,kisik je osnovni nosilac procesa izgaranja,a on se u loZi5te dovodi zrakom iz okoline, u kojemu je volumni udio pribliZno2lo/o, odnosno maseni ludio 23"/o. Kisik, koji ima izrazitu sklonost prema procesu izgaranja, odvaja se iz smjeses du5ikom i ostalih plinova koji su u manjoj mjeri sadrZani u atmosferskom zraku(ugljik-dioksid, vodena para, inertni plinovi) te lulaziu kemijsku reakciju s gorivimelementima. Du5ik ne sudjeluje u procesu izgaranja pa je izvor izravnih gubitakatopline jer dio apsorbirane topline odnosi sobom kroz dimnjak u okoli5. Reakcije kisika s gorivim elementima slijede poznate, todno definirane zako-ne, koji se mogu izraziti tzv. stehiometrijskim odnosima izgaranja, prikazanim utablici 3.2. Tabfica 3.2. Kemijske reakcije ugaranja Gorivi elemenat Reakcija Oslobodena toplina [kJ/kg] ugljik (u CO)* 2C+Or--2CO 10200 ugljik (u COr) C + or: g6t 34000 vodik 2Hr+ Or:211111 120500 sumpor S+ O r : 5 9 , 10500 * U tablici je prikazana i reakcija izgaranja ugljika u ugljik-monoksid (C --+ CO),Sto je nepotpuno izgaranje koje uzrokuje gubitke zbog ma- nje kolidine oslobodene topline. Na temelju poznatih reakcija izgaranjaizradenaje tablica 3.3, iz koje suvidljive potrebnekolidine kisika za izgaranjeu pojedinoj reakciji.Tablica 3.3. Kolidina kisika za agaranje Elemenat Relativna Kolidina kisika u molekulska Reakcija goriw masa kmol/kmol kmol/kg kg/kg mfi/kg c t2,01,1, C-+ CO, 1 ut2,}tI 2,664 1 R65 H2 2,016 H2 --r H2O U2 lt 4,032 7,937 s 32,066 S --+ SO, 1 u32,066 0,998 0,698 o;* 32,000 - 1 - 1t32,00 - 1,00 - 0,70**Kisik u gorivu smanjuje potrebnu kolidinu kisika koju je potrebno dovesti u procesuizgaranja,pa je stoga stavljen predznak minus ( - ).42
  38. 38. 3.2.2.Kolidinazrakaza izgaranje zbrajanjem velidinau posljednjemi pretposljednjemstupcutablice 3.3, uzzaokruLenja, dobivamoizrazzaodredivanje minimalnekoiidinet<iiita toa izgaranja. t,Ior,min: 2,66ws 8 wH2+ r", * ws- (3-5) [ ff ]odnosnoiri fttor, oin:2,66 ws * 8 ( ,n, -?) - 6 / * ,. ttrl (3-6) V o r ,^ r n : 1 , 8 6 w . * 5 , 6 w s " * 0 , 7 w r - 0 , 7 w u , [*l (3-7) Lkcjodnosno Vor, 1,86 5,6(rrr-?) ^in: w.* . 0,7w, (3-8) tH ]gdjg su wc, rr*r, wri wrrmaseniudjeli ugljika, vodika, sumporate kisika u gorivuu [kg/kgl. Na. temelju poznate minimalne kolidine kisika za izgaranje moZe se dalje .odrediti minimalna kolidina zraka za izgaranje. Uzimajuii u obzir maseni(23%), odnosno volumni (21%) udio kisika u zraku,slijedi rtor, ,io I kq I ffiL,^in: (3-e) oz: Ltg-: -Jodnosno r/ L . . i o = r.* f _,i-i Y _Vo W (3- 10) LkCJ Stvarnakolidina zraka koju je potrebno dovesti u tehnidkim loZi5timaradipostizanjapotpunog izgar3njave(a je od teoretske(minimalne)kolidine, a onase izraLavafaktorom pretidka zraka ,1,pa proizlazi m L : l.m L . , " l r e l (3- 11) L k glodnosno Vy: ).Vy, -in isil Lkel (3-12) 43
  39. 39. Pritom je pretidak, odnosnoviSakzraka u procesuizgaranja,definiran izrazom r ^ 1 L Vr: (1- l) Vr, ^^ l m r i l (3- 13) Lkcl Vrijednost faktora pretidka zraka ovisna je prije svegao vrsti goriva, izvedbiloZiSta nadinu izgranja. Radi usporedbe,u sljedeioj tablici 3.4. prikazanesu teorijentacijskevrijednostifaktora pretidkazraka,u ovisnostio spomenutim utjeca-jima.Tablica 3.4. Orijentacijske velidine faktora pretiek a zraka Vrsta eoriva i izvedba loZi5ta Faktor pretidkazraka ravna i kosa nepomidna re5etka 1,7 -L,8 mehanidka ravna reietka t,3 -1,6 mehanidka stepenasta reSetka 1,3 -t,,| ugljena praSina mrkog ugljena i lignita L,25-1,35 ugljena pra5ina kamenog ugljena 1,2 -1,4 loZenje drvenim otpacima 1 , 3- 1 , 8 loZenje gradskim smeiem t,8 -2,2 loZenje tekuiim gorivima t,05-L,25 loZenj e plinovitim gorivima 1 , 0 31 , 1 5 - Kada se radi o teku6imgorivima, koja se ovdje detaljnijerazmatrajujer suuglavnomona u upotrebi za brodskegeneratore pare, tada imamo nekoliko utje-cajnih dinilaca.1. Velidina raspr5ene je destice:Sto raspr5ivanje goriva bolje, to jevelapovr5ina goriva u dodiru sa zrakom, pa i pretidak zraka za izgaranje moZe biti manji. To je svojstvouglavnomovisno o fizikalnim osobinama goriva pa se grubo, s tog stajali5ta,teku6e gorivo moZe svrstati negdje izmedu plinovitih i krutih goriva, bliZeplinovitim gorivima.Medu sekundarne utjecajevalja joi ukljuditi vrstu gorionika,nadinrasprskavanja (parom,zrakom,tlakom, centrifugiranjem i sl.) i temperaturupredgrijavanja.2. SadrZaj isparljivih dijelova: Stoje sadrZajisparljivihdijelova ve6i, moze biti pretidak zraka.J . Temperatura paljenja ibrzinaizgaranja:niZatemperatura paljenjaive1abrzina izgaranja snizuju pretidak zraka.4. Temperatura zraka za izgaranje: vi5a temperatura ulaznog zraka u loZi5teubr- jer zavaprocesizgaranja pospje5uje procesrasplinjavanja goriva,Stoima utje- caj na smanjenjevi5ka zraka za izgannje.5 . Tlak u loZi5tu:ve6itlak u loZi5tu pospjeSujedaljnje usitnjavanje desticagoriva, odnosnosmanjujerazliku volumenadestica gorivai zrakapotrebnogza izgara- nje, Sto omoguiuje izgaranjeuz manji pretidak zraka.6. Optere6enje generatora pare: pojedine vrste gorionika projektiranesu za op- timalni rad u razliditimpodrudjimaoptere6enja, odstupanje toga znatno pa od

×