Oskrba s paro

20 Junij, 2009 / Ogrevanje

Parni kotel in oskrba s paro

Za razliko od današnjih sodobnih sistemov ogrevanja se na mnogih področjih ponekod še vedno uporablja parno ogrevanje. Določene tehnološke procese, kot je pogon parne turbine, stroji za hlajenje, absorpcija, kuhanje in drugo, lahko zaradi visoke energijske vrednosti še vodno paro smatramo za gospodarno. Za proizvodnjo pare uporabljamo parne kotle.

Parno ogrevanje delimo na:

     * Nizkotlačno parno ogrevanje
     * Visokotlačno parno ogrevanje
     * Vakuumsko parno ogrevanje

Naprave za parno ogrevanje so sestavljene iz naslednjih glavnih delov:

     * Radiatorjev
     * Cevnih razvodov za dovod/odvod pare
     * Potrošnikov pare
     * Naprav za odvod kondenzata, vključno s cevnimi razvodi
     * Pripravo vode

Za proizvodnjo pare je danes na razpolago veliko število raznovrstnih parnih kotlov in drugih proizvajalcev pare. Proizvajalec pare, ki se uporablja, je pogosto odvisen od pogojev uporabe, tehnoloških procesov in potrošnikov.

Slika 1 prikazuje parni kotel s kompletno opremo in kondenznim rezervoarjem

Slika 1: Parni kotel z opremo

Legenda:

1. Parni kotel z gorilnikom	2. Parni boben	3. Tlačno stikalo	4. Manometer
5. Varnostni ventil	6. Tlačno stikalo	7. Izravnalna posoda	8. Vodokaz
9. Stikalo za vklop ob pomanjkanju vode	10. Zaporni ventil s kapo	11. Regulator vodostaja	12. Napajalna črpalka
13. Zaporni zasun	14. Ventil za usedline	15. Vodni števec	16. Obtočni vod
17. Optični javljalnik	18. Povratni ventil	19. Dušilna loputa	20. Lovilec nečistoč
21. Rezervoar kondenzata	22. Revizijski pokrov	23. Povratek kondenzata	24. Plovni ventil
25. Prezračevalna cev	26. Preliv	27. Plovno stikalo	28. Vodno kazalo
29. Regulacija kotla MW ± 20 mm

Parni kotel je najpogosteje uporabljena naprava za proizvodnjo pare. Kotel je sestavljen iz več delov, med katere se šteje vodni rezervoar, plamenica in odvod dimnih plinov, ki ogrevajo vodo za proizvodnjo pare, med glavne sestavne dele.

Parni kotel je zaprta, ogrevana posoda ali tlačna cev, ki služi za proizvodnjo pare z višjim tlakom od atmosferskega (p > 1,013 bar) ali s temperaturo pare nad 100 ^oC, ki jo uporabljamo za ogrevalne ali obratovalne namene.

Parni kotel se zaradi visoke energijske proizvodnje in visokega notranjega tlaka prišteva med visoka potencialna tveganja. Zato je nad njihovo proizvodnjo potreben nadzor, ki je v skladu z operativno varnostjo določenih uredb.

Nadzor nad proizvodnjo parnih kotlov opravlja le strokovno usposobljeno osebje za notranji in zunanji pregled, trdnostni preizkus in funkcionalno testiranje varnostne opreme.

Danes poznamo številne parne kotle in razne druge proizvajalcev pare, kot so, za gospodinjstva, parni čistilci, likalniki itd., ter od majhnih parnih kotlov in vse do največjih parnih kotlov, ki segajo do višine 155 m, ter proizvedejo do 3600 t/h pare in s termično zmogljivostjo preko 2300 MW.

Proizvodnjo pare delimo po tlaku kot je prikazano v preglednici 1

Preglednica 1: Delitev pare po tlaku in stanju

Nizkotlačna para	Po uredbi za parne kotle (1980) < 1 bar nadtlaka, na primer < 120 ^oC; TRD 701, DIN 4750
Visokotlačna para	> 1 bar nadtlaka , na primer > 120 ^oC; TRD 401; različni preizkusi, večinoma 1 do 3 bar
Vakuum para	Tlak vzdrževan na vodni gladini na atmosferski tlak (vodna para pri V < 100 ^oC)
Mokra para	Para, ki je v prehodu iz vode v paro (še v kontaktu z vodo)
Nasičena para	(Suha para, nasičena para) voda popolnoma uparjena (preglednica ?)
Vroča para	(pregreta para), kadar nasičeno paro ogrevamo še naprej
(nachdampf)	Nastane, če nastaja vroči kondenzat v nekem prostoru in je tlak nižji kot je tlak pripadajoče nasičene pare → sprostitev pare
Odpadna para	Odpadna toplota v obliki pare iz elektrarne (turbine)
Sveža para	(v nasprotju z odpadno paro) iz parnega kotla ali specialnega parnega proizvajalca

Preglednica 2: Nastanek - količina in volumski tok (pare in kondenzata)

p_abs bar	p_e bar	V_s ^oC	v« m³/h	h¨ kJ/kg	h« kJ/kg	r kJ/kg	Nasičena para V_s- tlak nasičene pare p_s
0,4 0,8 1,0 1,5 2,0 5,0	- p_e 0,5 1,0 4,0	75,9 93,5 99,6 111,4 120,2 151,8	3,99 2,09 1,69 1,16 0,88 0,37	317,6 391,7 417,5 467,1 504,7 640,1	2637 2666 2657 2693 2706 2747	3319 2274 2258 2226 2202 2107	Glej diagram 2
Obširni podatki se nahajajo v preglednici 2							V_s(^oC)	p_e(bar)	V_s(^oC)	p_s(^oC)	V_s(^oC)	p_s(bar)
p_abs. Absolutni tlak p_e+ p_amb p_e Nadtlak p_ambAtmosferski tlak V« Specialni volumen pare h¨ Temperatura vsebine:tekočina¹⁾ h« Temperatura vsebine: para²⁾ r Uparjalna toplota				Q m = --- V_D=m_D• v« r m Para - na primer količina pretoka kondenzata (m_D , m_K) V_D Količinski tok pare Q Toplotna moč (kJ/h)			20	0,0234	110	1,433	160	6,185
							60	0,0231	120	1,985	180	10,030
							100	1,0135	130	2,070	200	15,550
							¹⁾ h¨ = c • t (vrela voda) c = 4,19 kJ/(kg • K) ²⁾ h« = h¨ + r (para v nasičenem stanju)

Slika 2 - diagram: Nasičena para V_s- tlak nasičene pare p_s

Preglednica 2 prikazuje količino vode in pare pri nasičeni pari, ki je v odvisnosti od tlaka

Preglednica 2: Količina vode in pare pri nasičeni pari v odvisnosti od tlaka

Absolutni

Tlak

p_abs

bar

Nad-

tlak

p_e

bar

Zasičena

Para

V_s

^oC

Spec. Količina

Gostota

pare

q¨

kg/m³

Količina toplote

Izparilna toplota

Voda

para

Voda

v¨

Para

v«

h¨

h«

kJ/kg

Wh/kg

0,01

0,05

0,1

0,2

0,3

0,5

0,7

0,9

1,0

- 0,99

- 0,95

- 0,9

- 0,8

- 0,7

- 0,5

- 0,3

- 0,1

7,0

32,9

45,8

60,1

69,1

81,3

90,0

96,7

99,6

1,0001

1,0052

1,0102

1,0172

1,0223

1,0301

1,0361

1,0412

1,0434

129,2

28,19

14,67

7,65

5,229

3,240

2,365

1,869

1,694

0,0077

0,0355

0,0681

0,1307

0,1912

0,3086

0,4229

0,5350

0,5904

29,3

137,8

191,8

251,5

289,3

340,6

376,8

405,2

417,5

8,1

38,3

53,3

69,9

80,4

94,6

104,7

112,6

115,8

2514

2562

2585

2610

2625

2646

2660

2671

2675

698,4

711,6

718,0

725,0

729,3

735,0

738,9

741,9

743,2

2485

2424

2393

2358

2336

2305

2283

2266

2258

690,3

673,3

664,7

655,1

648,9

640,4

634,3

629,3

627,2

1,0132

0,0132

100

1,0437

1,673

0,5977

419,1

116,4

2676

743,3

2257

626,9

V preglednici 3, so podane uredbe ¹⁾ in tehnični predpisi za parne kotle

Preglednica 3: Uredbe in tehnični predpisi

Delitev kotlov		Za vse ogrevalne kotle > 100 ^oC se dovoljuje parni kotel-VO, neodvisno, če je para ali vroča voda (upravni predpis)
Skupina I Skupina II Skupina III Skupina IV	Vsebina vode V < 10 litrov p_e ≤ 1 bar (V_v≤ 120 ^oC) NTP Vodni rezervoar 10-50 l, če je p_e > 1 in p_e • V ≤ 1000 vsi običajni parni kotli	Tehnični predpisi za paro (TRD)
		001 Splošno	100 Material	300 Trdnost	401 Para skup. IV	402 Vrela voda	500 Preizkus	601 Pogon	701	702
									NTP - kotel
									Para	Voda
¹⁾ na osnovi EG-predpisa za varnostne tehnično predpise tlačnih napravah NTP - nizki tlak pare

Na sliki 3 in preglednici 4 so prikazani podatki za dimenzioniranje nizkotlačne pare in cevnega razvoda za kondenzat.

Predpostavka hitrosti: (zasičena para)

≤ 15 m/s pri navpičnih instalacijah do 20 m/s pri vodoravnih pri ≥ 3 bar: maksimalmo 25 m/s in pri vroče parnih instalacijah do 50 m/s

Kotlovni priključek (para) V_maks.≈ 8 m/s; Premer razdelilnika = Ø za vse izvode x 2							Primer (R. vrednost): Parna instalacija: Kotel-porabnik 26 m naprava 70 kW. Izbrani tlak 0,05 bar (= 5000 Pa), Odbitek (2000 Pa) → 3000 Pa (= učinkovit tlak za parno instalacijo), odbitek 1/3 za Z (= 1000 Pa) → obstanek za cevno instalacijo kot Dp_R = R • l → 2000 Pa. R • l/l = 2000/26 = 76,9 Pa/m → DN 50, v ≈ 0,23 m/s
Suha kondenzna instalacije (gornji del), mokra kondenzna instalacija (pod tlačno mejo)
DN	Suha instalacija			Mokra instalacija kondenzata vodoravna in navpična
	Vodoavna instalacija		Navpična instalacija	Mokra instalacija kondenzata vodoravna in navpična
	Vodoavna instalacija		Navpična instalacija	Moč v W na dolžino
	Moč v W			≤ 50 m	50...100 m	> 100m	Porabni priključki (približne vrednosti)
15 20 25	5500 17000 33000	7000 25000 50000		32000 80000 145000	21000 52000 93000	9200 29000 46500	Do toplotne moči	kW	3	6	12	24	50
15 20 25	5500 17000 33000	7000 25000 50000		32000 80000 145000	21000 52000 93000	9200 29000 46500	Parni priključek Priključek kondenza	DN DN	15 15	20 15	25 20	32 25	40 32

Slika 3 in preglednica 4: dimenzioniranje nizkotlačne pare in cevnega razvoda za kondenzat

Odvajalec kondenzata pri parnem ogrevanju

Slika 4: Odvajalec kondenzata v prerezu

Preglednica 5: odvod kondenzata pri oskrbi s paro

Preglednica 6: Vrsta in način vgradnje odvajalca kondenzata

Odvajanje: 1. Odvod do porabnika kondenzata. 2. avtomatsko odzračevanje. 3. Preprečevanje vstopa pare v instalacijo kondenzata.
Kriteriji za izbiro - (značilnosti): Prilagajanje na obremenitev - in tlačno nihanje Način odvoda kondenzata (stalen, prekinjen) Občutljivost nasproti umazaniji in koroziji Prehod, maksimalni delovni tlak in temperatura Odzračevanje, vgradnja, servis, nevarnost zmrzali
Vrsta in vgradnja: kondenzni lonec, termični in termodinamični odvajalec kondenzata
Pred ¹⁾	0,5	1		2			3			4				6
Po ¹⁾	0	0	0,5	0	0,5	1,0	0	0,5	1,0	0	0,5	1,0	2,0	0	0,5	1,0	2,0
Kg/kg	0,022	0,04	0,017	0,065	0,043	0,027	0,084	0,063	0,047	0,097	0,077	0,063	0,015	0,123	0,104	0,086	0,063
¹⁾ Nadtlak v barih in za odvajalcem kondenzata

Oskrba s paro

Preberite še: