MeRSZ online
okoskönyvtár
Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.
Kazánok
2., javított kiadás
2.2.1. Nagy vízterű gőzkazánok
A megengedhető nyomás: A korszerű nagy vízterű kazánok általában egy nagyobb kazándobból és az ennek belsejében elhelyezett lángcsőből, füstcsövekből állnak. A nagyobb teljesítmény – a több fűtőfelület elhelyezésére – nagyobb köpenyátmérőt igényel. Ezt azonban a szállíthatóság, a köpeny falvastagságát a gazdaságosság, a szállíthatóság, hosszát a szállíthatóság és a stabilitás korlátozza, így az elérhető kazánteljesítmény, gőznyomás is korlátozott. A közúton a maximális szállítható kereszt- (magassági) méret 4,3 m, erre tekintettel a sorozatban gyártott kazánok átmérője általában nem haladja meg a 4,1 m-t, és csak különleges célra készített berendezéseknél éri el a maximális értéket.
ahol
Látható, hogy a nyomással a falvastagság közel lineárisan nő, így a nagyobb nyomáshoz az előbbi, nagy átmérők mellett igen nagy falvastagságok adódnának, ami a kazántest tömegét, ezzel költségét nagyon megnövelné. A szokásos engedélyezési nyomás 12–14 bar, de nagyobb – a legnagyobb méretű berendezéseknél 32–40 mm köpenyfalvastagsággal – 20–25 (32) bar engedélyezési nyomásra is készítenek nagy vízterű kazánokat.
A vízoldali rugalmasság: Az ipari felhasználóknál a nagy vízterű kazán az egyik legkedveltebb kazántípus. Ennek az az oka, hogy a nagyszámú alkalmazás, az ebből adódó sorozatgyártás, gyári készre szerelés, rövid szállítási határidők mellett kiválóak a megbízhatósági mutatók és az alkalmazkodóképesség a változó gőzigényekhez. A termelt gőzmennyiséghez viszonyított nagyobb tárolt vízmennyiség ugyanis lehetővé teszi, hogy a gőzelvétel ingadozását a kazán a nyomás kismérvű változásával egyenlítse ki.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_261/#m713kaz_261 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_261/#m713kaz_261)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_261/#m713kaz_261)
2.10. ábra. Energiatárolás nagy vízterű kazán vízterében
A gőzigény hirtelen megnövekedésekor (, kg/s) (amennyiben azt a tüzelési teljesítmény ugrásszerű növekedése nem tudja követni) megindul a nyomás csökkenése (2.10. ábra). Az [kg] tömegű, eredeti [bar] kazánnyomáshoz tartozó (kJ/kg) telítettfolyadék-entalpiájú kazánvízből – az eredeti és a nyomás csökkenésével csökkenő telítettfolyadék-entalpia különbségéből adódó hőfelszabadulás hatására (az ábrán a vonalkázott terület az egységnyi tömegből felszabaduló hőmennyiséget jelöli) – megkezdődik a gőzfejlődés. A folyamat végén a kazánvíz nyomása -re, entalpiája -re, tömege -re csökken. A nyomáscsökkenés hatására keletkező gőzmennyiség (), a gőz [kJ/kg] párolgáshőjét állandónak feltételezve közelítőleg1:
Például egy 17 bar nyomású, 34 t kazánvizet tartalmazó kazán nyomását 16 barra csökkentve, a ≈ 12 kJ/kg folyadékentalpia-csökkenés ( ≈ 1628 kJ/kg párolgáshőt figyelembe véve) több mint 3 percig akár 4 t/h többletgőzelvételt is lehetővé tesz. Ezzel szemben egy lényegesen kisebb víztérfogatú vízcsöves kazán az előbbi többletteljesítményt csak néhány másodpercig biztosíthatná.
A gyakorlatban számtalan nagy vízterű kazánkonstrukció alakult ki, ezek az egyéb jellemzők alapján tovább csoportosíthatók aszerint, hogy tartalmaznak-e lángcsövet (és hányat), a füstgáz hány huzamban halad át a kazánon, hol lép ki a lángcsőből, a kazántest fekvő vagy álló elrendezésű. Eszerint ismertek például az egy, két lángcsöves, előtüzeléshez csatlakozó vagy hőhasznosító, csak füstcsöves kazánok, lokomobil- (a füstcsövek a lángcsövet követik az első huzamban), két, háromhuzamú kazánok, U lángú tűztérrel készített kazánok stb.
Lángcsövek, méretek, elhelyezés:A nagy vízterű kazánoknál a tűztér általában lángcső, amelynek fő feladata a tüzelőanyag tökéletes elégetésének biztosítása és a füstgázok olyan mértékű lehűtése, hogy azok a következő fűtőfelületnek ütközve ne okozzanak meghibásodást. Méreteit általában a kazán teljesítményének megfelelő tüzelőanyag elégetéséhez szükséges átmérő, hosszúság határozza meg. A VdTÜV és a FDBR közötti megállapodás alapján kiadott Irányelv (1971) adott átmérőjű lángcső tüzelési teljesítményét (2.11. ábra) korlátozta. Valójában a hőterhelés maximalizálásával a külső nyomásra igénybe vett lángcső falhőmérsékletét kívánták korlátozni. A jobb minőségű (ötvözött) anyagok nagyobb falhőmérséklet elérését is lehetővé teszik, ez magyarázza a nagyobb megengedhető hőteljesítményt.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_269/#m713kaz_269 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_269/#m713kaz_269)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_269/#m713kaz_269)
2.11. ábra. Lángcsövek megengedett hőterhelése
A kazán teljesítményének növelésére, az egy lángcsővel elérhető teljesítmény teljes kihasználását követően, több lángcső alkalmazása kínált lehetőséget. Korábban füstcsövek nélkül építettek három lángcsöves kazánokat is, füstcsöves kivitelben azonban a két lángcsöves megoldás (2.13. ábra) vált típustermékké. Az EN 12953-3 szabvány [2.28] − a korábbi előírásokhoz képest − megváltoztatta a lángcsövenként megengedhető maximális tüzelési teljesítményt (2.11. ábra). Gáztüzelésre az olajtüzeléshez viszonyítva 30%-kal nagyobb értékek engedhetők meg, így egy lángcsővel olajtüzelésnél 14 MW, gáztüzelésnél 18,2 MW a maximális bevezethető hőteljesítmény. Egyúttal a megengedhető maximális lángcső-falvastagságot is megnövelte 20 mm-ről 22 mm-re. Ugyanakkor előírta, hogy 1400 mm belső lángcsőátmérő vagy 12 MW hőteljesítmény felett a lángcsövön legalább három helyen mérni kell a falhőmérsékletet, hogy a megnövelt hőbevezetés hatása pontosabban legyen ellenőrizhető. Ezzel a két lángcsöves kivitel maximális teljesítménye – a korábbi 25 t/h (telített gőz, 100 °C tápvíz-hőmérséklet mellett) értékről – 35 MW, 54 t/h értékre nőtt.
A lángcső célszerű átmérője az alkalmazott égőtípustól is függ. Forgóserleges olajégő alkalmazása esetén az ilyen égőtípusok legnagyobb gyártója [2.16] 1,15–2 MW tüzelési teljesítmény () között 725 mm lángcsőátmérőt, 2–10 MW között a
képlet alapján számítható belső átmérőjű lángcső alkalmazását javasolja.
A lángcsöveket leggyakrabban egyenes áramlású kivitelben építik, azaz a lángcső elején elhelyezett égőn bevezetett tüzelőanyagból keletkezett füstgáz a lángcső végén hagyja el a tűzteret (2.12. ábra). Ez esetben a tűztér hosszát a szokásos konstrukcióknál a belső átmérő mintegy négyszeresére választják, ezt azonban mindig ellenőrizni kell az égő lángalakja és a távozó füstgázhőmérséklet figyelembevételével.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_276/#m713kaz_276 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_276/#m713kaz_276)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_276/#m713kaz_276)
2.12. ábra. Lángcső-kialakítások
Kisebb teljesítményű, nyomású kazánoknál egy füstgázhuzam kialakításához és a hátsó fordulókamra elhagyására gyakran alkalmaznak U lángú tüzelést, amelynél a szokásosnál lényegesen nagyobb átmérőjű lángcsőben a füstgázáramlást visszafordítják, a füstgázok a kazán homlokfalán, rendszerint gyűrű alakban lépnek ki a tűztérből. A kazántest korlátozott külső átmérője esetén (lokomobiloknál) a füstcsöveket a lángcső folytatásában kell elhelyezni, így a füstgáz a tűztérből közvetlenül a füstcsövekbe lép be. Ez a megoldás csak a lángcső méreteihez viszonyított, átlagosnál kisebb tüzelési teljesítménynél alkalmazható, mivel csak az átlagosnál jobban lehűlt füstgázok esetén előzhető meg a lángütközésnek kitett csőfal meghibásodása.
A lángcső kazánon belüli elhelyezésére – a hátsó fordulókamrától, kazánteljesítménytől függően – is több megoldást alkalmaznak (2.13. ábra). Egy lángcső esetén a leggyakoribb megoldás a kazán szimmetriatengelyében történő elhelyezés. Több gyártó alkalmazza az oldalra eltolt lángcsövet is. Ennél a lángcső és a fal között intenzívebb áramlás alakulhat ki. Két lángcsöves kialakításnál szimmetrikus, oldalra eltolt elrendezést alkalmaznak. A faltól és az egymástól mért távolságot a gátolt alakváltozások (az ebből adódó járulékos feszültségek) minimalizálására, a csőfalak merevíthetőségére és a lángcsövek hűtésére tekintettel választják meg.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_280/#m713kaz_280 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_280/#m713kaz_280)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_280/#m713kaz_280)
2.13. ábra. A lángcsövek elhelyezése
A lángcsövek hengeres vagy hullámos kivitelben készülnek. A hengeres kivitel olcsóbb, de a hullámos kivitelhez viszonyítva előnytelenebb a kisebb külső nyomással szembeni teherbíró képesség és a nagyobb hosszirányú merevség miatt. Ezért csak kisebb nyomás és rövidebb lángcsövek esetén alkalmazható.
A lángcsövek teherbíró képességét plasztikus alakváltozásra és rugalmas horpadásra kell vizsgálni [8] (2.1. táblázat).
A táblázatbeli képletekben
|
a lángcső méretezési hőmérsékletén megengedett szilárdsági jellemző [N/mm2],
|
|
|
pótlékmentes falvastagság [mm],
|
|
|
|
a legnagyobb merevítetlen lángcsőszakasz hossza [mm],
|
|
a lángcső közepes átmérője [mm],
|
|
|
a lángcső külső átmérője [mm],
|
|
|
ovalitás, a legnagyobb és a legkisebb átmérő különbsége az átlagos átmérővel osztva,
|
|
|
biztonsági tényező, értéke vízszintes lángcsövekre: 2,5, álló lángcsövekre: 2,
|
|
|
biztonsági tényező horpadás ellen, méretezési nyomásra: 3,0, próbanyomásra: 2,2,
|
|
|
a hullámos lángcső osztásköznyi merevítő keresztmetszete [mm2],
|
|
|
a hullámok osztása [mm],
|
|
|
a hullámos lángcső osztásköznyi másodrendű nyomatéka [mm4],
|
|
|
a hullámok magassága [mm],
|
|
|
rugalmassági együttható a méretezési hőmérsékleten [N/mm2],
|
|
|
Poisson-szám,
|
|
Az EU 12953-3 európai szabvány [2.28] a plasztikus alakváltozásra vonatkozó előbbi számítási összefüggéseket megtartotta, az biztonsági tényező értékét azonban egységesen 5-tel veszi figyelembe. Hullámos lángcsőnél rugalmas horpadásra történő ellenőrzést nem tart szükségesnek (7.2.2.4. fejezet).
Lángcsőtípusok: A gyakorlatban a Fox- és a Morison-féle hullámos lángcső-kialakítás terjedt el (2.14. ábra). A merevítő keresztmetszet, másodrendű nyomaték a vonatkozó szabványokban megtalálható.
A lángcső falhőmérsékletét a
képlettel lehet számítani, ahol
|
az engedélyezési nyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet [°C],
|
|
|
a legnagyobb felületi hőterhelés [W/m2], az átlagérték ~150–250 kW/m2 körül van, a csúcsérték az 500 kW/m2 értéket is elérheti, a láng alakja, sugárzási tulajdonságai alapján kell meghatározni,
|
|
|
vízoldali hőátadási tényező [W/m2K],
|
|
|
a vízoldali elpiszkolódás (például kazánkő-lerakódás) vastagsága [mm],
|
|
|
az elpiszkolódás hővezetési tényezője [W/mK],
|
|
|
a lángcső falvastagsága [mm],
|
|
|
a lángcső anyagának hővezetési tényezője [W/mK].
|
Részletes számítás nélkül a telítési hőmérséklethez viszonyított hőmérséklet-növekedés (olajtüzelésre 300, gáztüzelésre 240 kW/m2 felületi hőterhelés, 0,25 mm vastagságú, 1,2 W/mK átlagos hővezetési tényezőjű kazánkő-lerakódás figyelembevételével [2.28]):
A 2.11. ábrán feltüntetett anyagminőségeknél a megengedett falhőmérséklet a TRD alapján 400 °C. 450 °C megengedett falhőmérséklethez 16Mo3 anyagminőséget kell választani.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_297/#m713kaz_297 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_297/#m713kaz_297)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_297/#m713kaz_297)
2.14. ábra. Hullámos lángcsőprofilok
Példaként: egy 7 t/h teljesítményű, 12 bar engedélyezési nyomású kazánnál a víztérben lévő közeghez viszonyítva az alábbi – 2.2. táblázatban összefoglalt – hőmérséklet-növekedés (°C) valószínűsíthető [2.19]. Az indulásra jellemző, nagy értékek abból származtak, hogy a forrás kezdetben még a lángcső felületén sem indul meg, így csak a folyadékfázis természetes cirkulációjából adódó vízoldali hőátadási tényezővel lehet számolni.
2.2. táblázat
|
|
Lángcső
|
II. huzami füstcsövek
|
III. huzami füstcsövek
|
|
Indulás, nagy láng
|
128 ,6 |
30 ,0 |
9 ,8 |
|
Indulás, kis láng
|
55 ,5 |
8 ,5 |
1 ,9 |
|
Kis nyomás, nagy láng
|
38 ,0 |
9 ,3 |
6 ,3 |
|
Kis nyomás, kis láng
|
19 ,3 |
5 ,6 |
3 ,3 |
|
Névleges nyomás, nagy láng
|
38 ,0 |
9 ,2 |
6 ,2 |
|
Névleges nyomás, kis láng
|
19 ,3 |
5 ,6 |
3 ,3 |
A falhőmérséklet növekedését leginkább a vízkőréteg vastagodása okozza. A szokásos vastagság 0,25 mm, vagy ez alatt van, de még 0,5 mm-t mint maximális értéket is megengedhetőnek tartanak [2.6]. A vízkő átlagos hővezetési tényezője a gyakorlati számításoknál: λ = 1,163 W/mK. A szokásos komponensek CaCO3 (λ = 0,4–3,0 W/mK), CaSO4 (λ = 0,6–2,0 W/mK), CaSiO3 (λ = 0,2–0,6 W/mK), melyek tényleges hővezető képessége a lerakódott réteg porozitásától is függ. Egyéb kazánkőtípusokra a 4.1. fejezetben találhatók adatok.
Rugalmasság: A hullámos lángcső hosszirányú rugalmassága a csőfal és a lángcső csatlakozásánál kialakuló feszültségek csökkenését is elősegíti. Ugyanis a lángcső és a füstcsövek (még azonos anyagminőség esetén is) az eltérő hőterhelésből adódóan üzem közben eltérően nyúlnak meg (a 2.15. ábrán szaggatottan ábrázolt elmozdulás). (A tüzelőberendezés kikapcsolt állapotában a megnyúlás a csőfalakon közel azonos.) A hosszúságkülönbséget a lángcső körüli csőfalgyűrűnek kell kiegyenlíteni. Ez azonban a belső nyomás hatására (a peremén befogott, egyenletesen megoszló terheléssel terhelt körgyűrű alakú lemezhez hasonlóan deformálódni akar (az előbbi ábrán w)) [2.27]. A deformációt a lángcső korlátozza, így az eredő alakváltozás a nyúláskülönbség és a nyomás miatti csőfaldeformáció (w) eredőjeként alakul ki.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_304/#m713kaz_304 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_304/#m713kaz_304)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_304/#m713kaz_304)
2.15. ábra. A lángcső-csőfal rendszer alakváltozása
A kívül-belül befogottnak feltételezett, körgyűrű alakú lemez alakváltozása, a belső nyomásból megoszló, a hosszúságkülönbségből belső peremen ébredő, koncentrált terheléssel közelíthető. A hullámos lángcső alakváltozása a sima lángcsőhöz viszonyítva a
kifejezéssel közelíthető. A hőtágulás-különbségből, a belső nyomásból és a járulékos erőhatásokból adódó egyes alakváltozások kiegyenlítik egymást:
ahol
|
a lángcső hossza [mm],
|
|
|
lineáris hőtágulási együttható [mm/mmK], az „1” jelölés minden esetben a lángcsőre, a „2” a füstcsőre vonatkozik,
|
|
|
a telítési (indulásnál átlagos víztéri) hőmérséklettől való eltérés [°C],
|
|
|
a gátolt alakváltozásból ébredő erő [N],
|
|
|
a járulékos erővel terhelt keresztmetszet [mm2],
|
|
|
rugalmassági modulus [N/m2],
|
|
|
az együttműködő csőfallemezek száma,
|
|
|
belső túlnyomás [N/m2],
|
|
|
a csőfaltárcsa külső sugara [mm],
|
|
|
a csőfal vastagsága [mm],
|
|
|
alaktól függő tényező, a csőfaltárcsa külső és belső átmérőjének arányától, alakváltozási esettől (1 belső nyomásra, 2 peremterhelésre) függ.
|
A képletből a méretek és anyagjellemzők alapján az járulékos erőhatás kiszámítható. Egy 13 bar nyomású, sorozatban gyártott, háromhuzamú kazánra (lángcsőátmérő 1130 mm, a körgyűrű alakú lemez átmérőviszonya: 1,25, 16 mm lángcső, 20 mm csőfalvastagság) elvégezve a számítást: sima lángcsőre 29,2·104 N, hullámos lángcsővel 50 mm-es hullámmagasság esetén 19,5·104 N, 75 mm-es hullámmagassággal 11,7·104 N erőhatás adódott. Miután a hosszúságkülönbség, a járulékos terhelés minden felfűtésnél kialakul, üzem közben a terheléstől függően változik, fennáll a kis ciklusú kifáradás veszélye. Az előbbi számítás a szabályos alaktól (pl. a körtárcsával közelített csőfal) való eltérést nem tudja figyelembe venni, így csak közelítő eredményt ad. A tényleges alakváltozások a valódi berendezéseken elvégzett mérésekkel vagy véges elemes módszerrel történő számítással határozhatók meg.
A meghibásodások megelőzésére a lángcső és a kazánköpeny, a lángcső és a füstcsőkötegek, illetve a füstcsőkötegek és a kazánköpeny között megfelelő távolságot kell hagyni. Ennek mértéke [2.28] 25 mm-nél kisebb fenéklemez-vastagság esetén legalább a lángcső átmérőjének 5%-a (50 mm), vastagabb fenéklemez esetén 6,5%-a, és a kazán hosszával nő, 6,5 m kazánhosszúság felett elérheti a 10%-ot (80–160 mm-t) is. A lángcsövek közötti távolság 120 mm-nél, a lángcsövek sarokmerevítőtől, támrúdtól (támcsaptól) mért távolsága 200 mm-nél általában nem lehet kisebb.
Kazánkialakítás, burkolóméretek:A nagy vízterű kazánokat jelenleg döntően háromhuzamú, hengeres kivitelben építik (2.16. ábra). A lángcsövet hűtött hátsó fordulókamra, füstcsövekből álló második huzam, hűtetlen mellső fordulókamra és ismét füstcsövek követik. Kiegészítő fűtőfelületként túlhevítő, tápvíz- előmelegítő beépítése jöhet szóba. A kazántestet gyárilag készre szerelik. A telepítési időigény, a költségek csökkentésére, a minőség garantálására szokásos a keretre szerelt, hőszigetelt, tápszivattyút, tüzelőberendezést, szükség esetén olaj-előmelegítőt tartalmazó komplett kivitel is.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_315/#m713kaz_315 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_315/#m713kaz_315)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_315/#m713kaz_315)
2.16. ábra. Háromhuzamú kazántest sima, illetve hullámos lángcsővel
A kazántest méretét a füstgázok kellő lehűtéséhez szükséges, kazánvízzel borított fűtőfelület elhelyezése és a víztér fölötti, jó gőzminőség biztosításához szükséges gőztér mérete határozza meg. Jó nevű kazángyártók katalógusadatai [pl. 2.24] alapján a szokásos fő méretek:
-
Két lángcsöves kialakításnál a kazántest átmérője hőszigeteléssel együtt (R2 = 0,997):
A legnagyobb egységeknél a kazántest hőszigetelés, külső fordulókamra nélküli hossza 5,6–6 m, a fordulókamra hosszmérete az 1 m-t általában nem haladja meg.
Hátsó fordulókamra-kialakítások:A nagy vízterű kazánok lángcsövet követő szerkezeti eleme a hátsó (U lángú tüzelésnél mellső) fordulókamra. A kazán teljesítményétől, nyomásától, az igényelt túlhevítési hőmérséklettől függően sokféle kivitelben készítik. A 2.17. ábra néhány jellemző megoldást mutat.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_326/#m713kaz_326 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_326/#m713kaz_326)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_326/#m713kaz_326)
2.17. ábra. Hátsó fordulókamra-kialakítások
A legtöbb gyártó az úszófejes hátsó fordulókamrát alkalmazza. Ennek homlokfalát a füstcsövek, hátsó falát a gyártáshoz, vizsgálatokhoz búvónyílásként is szolgáló robbanóajtó-csonk, valamint támcsapok merevítik. A hengeres köpeny rendszerint nem igényel merevítést. Miután a hátsó fal, a kazánfenék is képes alakváltozásra, a lángcső, a füstcsövek eltérő hőtágulásából adódó járulékos erőhatásokat is csökkenti (az együttműködő csőfallemezek száma akár 4 is lehet, de az eltérő méreteket, anyagjellemzőket külön-külön kell figyelembe venni).
A vízcsövekkel lezárt fordulókamrát, amelynél a csövek közötti hézagot tűzálló masszával tömítik, illetve a tűzálló falazattal lezárt hátsó fordulókamrát főleg kis teljesítményű kazánoknál alkalmazzák. Az egy irányban vezetett, a hőterheléstől függően táguló, összehúzódó csövek merevítik, de egyúttal egyenlőtlenül deformálják is a fordulókamrát. A tűzálló falazattal fenekelt fordulókamra a kazán sugárzási, vezetési veszteségét 0,2–0,3 százalékponttal növeli [2.6].
Az edényfenékből, hegesztett lemeztáskából kialakított fordulókamra is kis teljesítményű kazánoknál szokásos, az égőnyílás beépítésével gyakran mellső fordulókamraként is. A víz- és gőzoldali összekötő csövek rendszerint szabványos karimákhoz csatlakoznak, így a lángcső, a füstcsövek megtekintéséhez, tisztításához megbonthatók.
Nagyobb nyomásokra, teljesítményre – nagyobb túlhevítési hőmérséklet igénye esetén – a hátsó fordulókamrát membránfalas kivitelben alakítják ki. Dupla lángcsöves kialakításnál a kazán két oldalát az alsó elosztó-, felső gyűjtőcsövek közé beépített csősorral is elválasztják. Így a két lángcső tüzelőberendezése külön beállítható, szabályozható, a lánginstabilitásokból adódó pulzáció veszélye minimalizálható. A 2.18. ábra szerinti fordulókamránál a túlhevítő elhelyezésére a lángcső és a II. huzam füstcsöveinek elhelyezése aszimmetrikus. A fenék nagy átmérőjű csövei közötti hézagot tűzálló massza tölti ki.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_332/#m713kaz_332 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_332/#m713kaz_332)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_332/#m713kaz_332)
2.18. ábra. Egy lángcsöves kazán túlhevítő elhelyezésére alkalmas, külső fordulókamrája [2.24]
A 2.17. ábrán (g) vázolt hengeres úszófejes fordulókamrát különleges konstrukcióknál alkalmazzák. Miután a lángcső vége hosszirányban szabadon tágulhat, sima lángcső is alkalmazható. A félgömb, a mélydomborított edényfenekek nem igényelnek merevítést. Hátrányos, hogy a különböző hosszúságú, vonalvezetésű füstcsövek járulékos terhelése is egyenlőtlen lesz.
Vándorrostélyos kazánoknál a rostélyról lehulló salak eltávolításához a fordulókamra alján nyílást kell hagyni, amelyet a hamislevegő-betörés megakadályozására vízzáras salakeltávolító berendezéssel célszerű ellátni (2.19. ábra, amely az egykori Tatabányai Szénbányák Vállalat által értékesített, 6 t/h teljesítményű, 17 bar engedélyezési nyomású, 250 °C gőzhőmérsékletű, 16 750–23 450 kJ/kg fűtőértékű minőségi daraszénnel, 76% garantált hatásfokú berendezést mutatja). A rostélyáthullás hátsó fordulókamrába továbbítására szállítócsigát alkalmaztak.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_336/#m713kaz_336 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_336/#m713kaz_336)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_336/#m713kaz_336)
2.19. ábra. HSz-A6 típusú, vándorrostélyos tüzelésű háromhuzamú kazán
Füstcsövek, mellső fordulókamra:A füstcsövek szabványos méretű, varrat nélküli, általában ötvözetlen acélcsövekből készülnek. A II., III. huzami áramlási keresztmetszetet a hőátadás és az áramlási ellenállás figyelembevételével történő optimumkeresés határozza meg. Az áramlási sebesség növelése javítja a hőátadást, de növeli az ellenállást. Így csökkentheti a kazán méretét, olcsóbbá téve a berendezést, ugyanakkor a nagyobb tűztéri nyomás tűztéri lengésekhez, a nagyobb teljesítményű ventilátor miatt beruházási, üzemeltetési költségnövekedéshez vezethet. A füstgázoldali hőátadási tényező növelésére több kazángyártó acéllemezből, drótból perdítőelemeket is elhelyez a füstcsövekben.
A szokásos külső csőátmérők [mm]:
-
Kisebb teljesítményű berendezéseknél: 44,5,48,3,51,0,57,0, 60,3,63,5.
-
Nagyobb teljesítményű berendezéseknél:70,0,76,1.
A csövek falvastagságát elsősorban a csővégek tömörségének (csőfalakba történő behengerlés, behegesztés minőségének) biztosítása, másrészt a várható korrózió és kevésbé a szilárdsági méretezésből adódó, minimálisan megengedhető értékek határozzák meg [2.28].
A második, harmadik huzam hosszúsága, csőszámainak megválasztása befolyásolja a kazánokon belüli hőmérséklet-eloszlást is. Utóbbira példát egy 12 bar engedélyezési nyomású, 7 t/h névleges teljesítményű kazánra a 2.3. táblázat mutat [2.19]. Miután a II. huzam utáni füstgázhőmérséklet, mint a táblázatban is látható, általában alacsony, a mellső fordulókamrák háromhuzamú kazánoknál a kazán homlokfalára felhegesztett, nyitható fedelű, tömör, hőszigetelt lemezszekrények. A nyitható fedélre az üzem közben általában elkormozódó, elrakódó füstcsövek tisztításához van szükség.
2.3. táblázat
|
|
Olajtüzelés
|
Földgáztüzelés
|
||
|
Tiszta kazán
|
Tisztított kazán
|
Tisztított kazán, 25% tüzelési teljesítmény
|
Tisztított kazán
|
|
|
Lángcső-kilépésnél (°C)
|
1221 |
1278 |
928 |
1320 |
|
Hátsó fordulókamra után (°C)
|
1121 |
1181 |
784 |
1191 |
|
II. huzam után (°C)
|
421 |
483 |
276 |
430 |
|
III. huzam után (°C)
|
252 |
282 |
202 |
254 |
|
Kazánhatásfok (%)
|
87 ,2 |
85 ,8 |
84 ,6 |
87 ,0 |
A korom-, pernyelerakódás sebessége a tüzelőanyagtól, a tüzelőberendezés minőségétől, beállításától függ. A lerakódás vastagodásával az áramlási keresztmetszet csökken, a kazán ellenállása megnő. Így a tüzelőberendezés teljesítménye egy idő után csökken, a kazán nem tudja leadni a névleges teljesítményt, másrészt a hőszigetelő hatás miatt a füstgázok kevésbé hűlnek le, a kazánhatásfok is romlik. Arra is volt példa, hogy a tüzelőberendezés rossz beállítása miatt a kazán egynapi üzem alatt kormozódott el a további üzemeltetést ellehetetlenítő mértékben.
Áramlás a kazánban, a vízfelszín alakja:A 2.13. ábrán (szaggatott vonalakkal) vázoltuk a kazánvíz kazán keresztmetszetében történő cirkulációját. Emellett a kazántestben hosszirányban is intenzív közegáramlás van. Miután a tűztéri, illetve a hátsó forduló-kamrabeli hőleadás a kazán hátsó felében intenzívebb gőzfejlődést eredményez, itt lesz a felszálló ág és a kazántest mellső részén, a homlokfal közelében a leszálló ág (2.20. ábra). Ezt az is elősegítheti, hogy a tápvízbevezetést mintegy 10 cm-rel a vízszint alá, általában a kazántest első negyedébe építik be.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_347/#m713kaz_347 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_347/#m713kaz_347)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_347/#m713kaz_347)
2.20. ábra. A hosszirányú közegáramlás és a vízszint alakulása háromhuzamú kazánokban
A kazánon belül a vízszint nem egyenletes, az elöl elhelyezett vízállásmutató nem a valódi vízszintet mutatja. Ennek az oka a kazán hossztengelye mentén változó hőleadás és az ebből adódó eltérő intenzitású gőzfejlődés. Miután a kazán gőztérében és a fenekén a nyomás állandó, az áramlási, gyorsulási nyomáskülönbség (számításukat részletesen a 3.4.3.1. fejezet, 3.4.3.3. fejezet ismerteti) a hidrosztatikus nyomáskülönbséghez képest elhanyagolható, a több gőzt tartalmazó, kisebb átlagos sűrűségű metszékekben azonos nagyságú hidrosztatikus nyomáskülönbséghez nagyobb geodetikus magasságra van szükség. Így az intenzívebb gőzfejlődéssel jellemezhető helyeken a vízszint magasabb lesz.
Olajtüzelésű kazánoknál a legintenzívebb gőzfejlődés a lángcső harmadában-felében és a hátsó fordulókamránál van, ezért a vízszint is ezek felett lesz a legmagasabb. Gáztüzelésnél a legtöbb gőz a hátsó fordulókamra közelében fejlődik, ezért ennek közelében, efölött lesz a legnagyobb vízállás (2.20. ábra). Így a vízszint a kazántestben nem lesz vízszintes. A minimális vízszintnek a legmagasabban lévő füstcsöveket legalább 10 cm-rel meg kell haladni. A vízállásmutatót lehetőleg a legalacsonyabb kazántestbeli vízszint közelébe (a kazán elejére) kell csatlakoztatni. A vízállásmutató háromhuzamú kazánoknál, az előbbi beépítés ellenére, normál üzemben mindig a víztérbeli vízszintnél kisebb értéket mutat. Ennek oka, hogy a vízállásmutató alsó és felső csonkja közötti azonos nyomáskülönbséghez a gőzbuborékokat is tartalmazó víztéri közegben nagyobb geodetikus magasság kell, mint a csak a telítési hőmérsékletnél hidegebb folyadékkal töltött vízállásmutatóban.
A kazánon belüli áramlás javítására a történeti fejlődés során (mint arra a kazánkialakítások fejlődésének ismertetése során, a 2.1. fejezetben utaltunk) különféle megoldásokat alkalmaztak, később a háromhuzamú kazánoknál ezek teljesen elmaradtak. Ennek ellenére ma is vannak kazángyártók, akik áramlás- (hűtés-, ezzel kazánhatásfok-) javító szerkezeti elemeket építenek be. Egy még jelenleg is nagy számban használatban lévő hazai kazántípusnál az ovális (támrudakkal merevített) kazántest két oldalán perforált lemezeket alkalmaztak (2.21. ábra). A lemezek elválasztják a fal melletti lefelé áramlást a fűtött felületek feletti felfelé áramlástól, így a keringés javulhat, másrészt a perforációkon a fűtött oldalra átkeveredő folyadék csökkentheti az átlagos gőztartalmat, javíthatja a hűtést.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_352/#m713kaz_352 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_352/#m713kaz_352)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_352/#m713kaz_352)
2.21. ábra. Sántha-féle hűtést javító terelőlemezek
Túlhevítők:A nagy vízterű kazánoknál a túlhevítőket a mellső vagy a hátsó fordulókamrában helyezik el. Az előbbi megoldás kisebb, utóbbi nagyobb gőzhőmérséklet elérését teszi lehetővé. A kazánokat használók részéről gyakori igény a telítési hőmérsékletet csak 10–20 °C-kal meghaladó túlhevítési hőmérséklet (gőzszárítás), amely a kazándobból elvezetett, kedvezőtlen esetben 1–2% visszamaradó nedvességet is tartalmazó gőz kiszárítását, enyhe, a fogyasztói vezetékek, szerelvények hőveszteségének fedezetét biztosító gőzhőmérsékletet szolgáltat, miután a gőz felhasználására kondenzációs hőközléssel kerül sor. Nagyobb (260–400 °C) hőmérsékletre és hőmérséklet-szabályozás kialakítására elsősorban nyomásejtő gőzturbinát is kiszolgáló berendezéseknél van szükség, ekkor a túlhevítő a hátsó fordulókamrába kerül.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_355/#m713kaz_355 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_355/#m713kaz_355)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_355/#m713kaz_355)
2.22. ábra. Nagy vízterű gőzkazánok túlhevítői
A túlhevítők kialakításánál a kellő nagyságú hőátadó felület mellett elsősorban az üzembiztonságra kell törekedni. A lángcsövek, füstcsövek elhelyezésétől függően sok bevált megoldás létezik. A mellső fordulókamrákban elhelyezett túlhevítő felületeknél (2.22. ábra (a)), szimmetrikus lángcső-elhelyezésnél a függőleges álló vagy vízszintes síkokban elrendezett fekvő túlhevítők szokásosak. Oldalra tolt lángcsöveknél a (gyakran a kazánköpeny görbületéhez ívesen hajlított) belógatott vagy álló túlhevítőket alkalmaznak. Míg az álló vagy fekvő túlhevítőkből a berendezés leállítása után lekondenzálódó folyadék maradéktalanul el tud távozni, addig belógatott túlhevítőknél erre nincs mód. Így hosszabb üzemszüneteknél korrózióval kell számolni.
Lokomobil-kazánoknál, mozdonyoknál gyakori megoldás a nagyobb (108,114,3, 127 mm) átmérőjű füstcsövekbe a tűztérrel ellentétes oldalról betolt, kovácsolt, „hamburgi2 könyökkel” ellátott túlhevítő (2.22. ábr (b)). A túlhevítőt tartalmazó és nem tartalmazó füstcsövek átmérőjét a közel azonos füstgázlehűlés figyelembevételével választják meg. A szűkebb, túlhevítő csövet nem tartalmazó füstcsőben a kevesebb füstgáz jobban lehűlhet, mint a bővebb, több füstgázt áteresztő, de jobban hűtött túlhevítős csövekben. A hátsó fordulókamráknál a túlhevítőt álló (2.22. ábra (c)) vagy vízszintesen fektetett csőkígyókkal készítik, a felületeket az egyik kamra mentén az áramlási sebesség növelése érdekében a párhuzamosan kapcsolt, egyenlőtlenül fűtött túlhevítő csövek közötti egyenletesebb hőmérséklet-eloszlás vagy a 2.164. ábrán vázolt közbenső visszahűtés céljából megosztva. A mellső fordulókamrákba épített túlhevítőknél általában nincs hőmérséklet-szabályozás. A hátsó fordulókamrákba épített túlhevítőknél a hőmérséklet-szabályozás igénytelenebb berendezéseknél telített gőz bekeverésével, igényesebb berendezéseknél a túlhevített gőz egy részének a kazántesten belül a víztérben elhelyezett hőcserélőben történő lehűtésével, visszakeverésével történik.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_360/#m713kaz_360 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_360/#m713kaz_360)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_360/#m713kaz_360)
2.23. ábra. A hátsó fordulókamrában elhelyezett túlhevítő hűtése kazánindulásnál
Miután a hátsó fordulókamrában a füstgázhőmérséklet, mint a 2.3. táblázat bemutatta, a kazánteljesítménnyel jelentősen változik, állandó gőzhőmérséklet biztosításához a túlhevítőt jelentősen túl kell méretezni. A mellső fordulókamrákban elhelyezett túlhevítőnél a várható hőmérséklet-ingadozás még nagyobb, ennek ellenére bekeveréses hőmérséklet-szabályozás csak ritkán kerül alkalmazásra. A füstcsőbe betolt túlhevítőt kivéve a túlhevítők füstgázzal történő átáramlása egyenlőtlen (a túlhevítőket a füstgázáram ívben járja át), így a ténylegesen optimális méret végleges kialakítása gyakran csak üzemi tapasztalatok alapján lehetséges. Nem sorozatban gyártott berendezéseknél a túlhevítő emiatt is túlméretezett.
Indítás során csak a hátsó fordulókamrákban elhelyezett túlhevítők (2.23. ábra) igényelnek hűtést, ezt a kazántest aljáról elvezetett, indítószivattyúval keringtetett, a gőzcsonkon visszavezetett közeggel biztosítják. A keringtetést addig kell fenntartani, amíg a gőznyomás a kazántestben el nem éri a túlhevítő kellő hűtéséhez szükséges gőzáramlás biztosításához elégséges értéket.
Vízhevítők, léghevítők: A nagy vízterű kazánoknál alkalmazott vízhevítők a kazántesttől általában külön, a füstcsatornába kerülnek beépítésre. Kialakításuknál (a csövek minimális felületi hőmérsékletének, anyagának megválasztásánál) az alacsony hőmérsékletű korrózió megelőzését kell szem előtt tartani. Szerkezetileg általában vízszintes síkokban fektetett, sűrű osztású, teljesen leüríthető csőkígyókból állnak. Miután a füstjárat ellenállását lényegesen megnövelhetik, kialakításukat, elhelyezésüket az égési levegőventilátor kiválasztásánál figyelembe kell venni. Az esetleges elkormozódás rendszeres tisztítására mosóberendezés beépítése is szükségessé válhat.
Rozsdamentes, saválló szerkezeti anyagok alkalmazásával a távozó füstgáz égésből származó nedvességtartalmának részbeni lekondenzáltatása (a távozó füstgázok harmatpont alá történő lehűtése) is szóba jöhet. A harmatponti hőmérséklet a tüzelőanyagtól és a légfeleslegtől függően változhat, gáztüzelésnél 60 °C, tüzelőolajnál 50 °C alatt van.
A háztartási méretű, kisebb kazánoknál már széles körben alkalmazott kondenzációs vagy esetenként „égéshő-hasznosító” megnevezésű kazánok kialakításánál figyelembe kell venni, hogy a kondenzátum pH-értéke földgáz tüzelőanyag esetén 2,8–4,9, míg kénmentes tüzelőolajjal üzemeltetett berendezéseknél 2,2–4,2 között, a kondenzátum mennyisége ~1,5 liter/m3 földgáz, illetve ~0,9 liter/kg tüzelőolaj nagyságrendben van. A nagy mennyiségű kondenzátum elvezetéséről, semlegesítéséről is gondoskodni kell. A füstgázban lévő teljes vízgőzmennyiség lekondenzáltatása nem oldható meg, hiszen a telítési hőmérséklethez tartozó parciális nyomás tüzelőanyagtól, légfeleslegtől függő, kezdeti mintegy 0,12–0,18 bar értéke 30 °C-nál még csak 0,042 bar értékre csökken. Emiatt a füstelvezetést nemcsak korrózióálló kivitelben, hanem a további hűlés során kicsapódó kondenzátum zavartalan elvezetésére, összegyűjtésére is tekintettel kell megvalósítani.
A hidegebb, nagyobb sűrűségű füstgáz miatti huzatveszteséget az égés levegőventilátor nyomómagasságának növelésével, vagy külön füstgázelszívó ventilátor beépítésével kell pótolni. Ipari üzemeknél esetenként a hűtéshez szükséges alacsony közeghőmérséklet és a kellő hűtőközeg-mennyiség biztosítása is nehézségekbe ütközhet. Ez az oka, hogy a nagyobb teljesítményű, nagy vízterű kazánoknál a kondenzációs kivitel jelenleg még nem terjedt el.
Nagy vízterű kazánoknál léghevítőket, 50–60 °C maximális előmelegítési hőmérséklettel elsősorban a sugárzási, vezetési veszteség csökkentésére, tűzálló falazatrészek hűtésére alkalmaznak. A vízcsöves kazánoknál szokásos, különálló léghevítők a nagy vízterű kazánoknál csaknem ismeretlenek. A tüzelőberendezések a legtöbb esetben környezeti hőmérsékletű vagy a nagyobb berendezéseknél a kazánház meleg légteréből elszívott levegővel működnek.
A kazántest alátámasztása:A kazántest alátámasztása általában két nyereggel történik, nagyobb berendezéseknél mindig párnalemezes kivitelben. A nyeregkialakításnál, elhelyezésnél a kazánköpenyben ébredő feszültségek minimalizálására kell tekintettel lenni [2.28]. Miután a kazántest hosszúsága a víztérbeli közeghőmérséklet függvényében változhat, csak az egyik alátámasztás lehet fix, a másodikat, esetleges továbbiakat csúszó, gördülő kivitelben kell készíteni. Fix alátámasztásnak a tüzelőberendezéshez közelebbit célszerű választani (2.19. ábra). A kazántest mozgására a csatlakozó (tápvíz-, gőz-, lelúgozó, leiszapoló, tüzelőanyag- stb.) vezetékek, levegő-, füstgázcsatornák kialakításánál is ügyelni kell.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_370/#m713kaz_370 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_370/#m713kaz_370)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_370/#m713kaz_370)
2.24. ábra. Nagy vízterű, füstcsöves gőzkazán előtét-tűztérrel
Különleges nagy vízterű kazánok: A leggyakoribb lángcsöves, füstcsöves kialakítás mellett egyéb nagy vízterű kazánok alkalmazása is szokásos. Ezek közül csak két változatot mutatunk be: az elsősorban biomassza-, hulladéktüzelésre épített, vízcsöves előtét-tűztérrel kiegészített füstcsöves kazánt (2.24. ábra), illetve a háztartási, kommunális célokra alkalmazott, szén-, fa-, biomassza- vagy szénhidrogén-tüzelésű, álló kazánt (2.25. ábra).
Az előbbinél az előtét-tűztérre a lassan felmelegedő, kiégő biomassza kellő tartózkodási idejének biztosítására van szükség. Az álló, lépcsős vagy mozgó rostély az előtéttűztér alsó részére kerül beépítésre, a gyulladást elősegítő tűzálló falazatokkal szükség szerint kiegészítve. A tűztér homlok- és hátfalát is tűzálló falazat alkotja, bár jobb minőségű biomassza esetén a homlokfal a gyújtóboltozat felett vízcsöves elgőzölögtető felülettel is borítható. A tűzteret követően a füstgázok – a kis füstgázoldali áramlási veszteség érdekében – rendszerint egyhuzamban elrendezett füstcsöveken hűlnek le. A kis áramlási ellenállásra az üzembiztonság érdekében van szükség, a rostélyon égő anyag levegőellátását kéményhuzattal, villamosenergia-ellátás hiányában is biztosítani kell. A vízcsöves előtéttűztér áramlási rendszere vízoldali bekötőcsővel, illetve a felső gyűjtőkamrával a nagy vízterű kazántesthez csatlakozik.
Az álló kazánelrendezésnél a rostély (ritkább esetben olaj- vagy gázégő) a kazán alsó részén kialakított tűztérben helyezkedik el, melyet függőlegesen vezetett füstcsövek követnek. E kazánnál is alapvető követelmény a kis füstgázoldali ellenállás; a berendezésnek szilárd tüzelőanyagokkal villamosenergia-ellátás hiányában is üzembiztosan működni kell. Kis nyomás esetén a tápvíz-utánpótlás gravitációsan is biztosítható. Érdekesség, hogy a füstcsövek a gőztéren is áthaladnak, erre csak jól lehűtött füstgázok esetén van mód.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_375/#m713kaz_375 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_375/#m713kaz_375)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_375/#m713kaz_375)
2.25. ábra. Álló elrendezésű, nagy vízterű, füstcsöves gőzkazán
Vízminőség, gőzminőség:A nagy vízterű kazánok a tápvízminőséggel szemben a vízcsöves kazánokhoz viszonyítva általában kisebb igényeket támasztanak (a részletes előírásokat a 4.3. fejezet, 4.2. táblázat, 4.3. táblázat foglalja össze). Megkövetelt a tápvízből a keménységokozó sók teljes eltávolítása (ioncserés vízlágyítás), a tápvíz gáztalanítása, lúgosítása, valamint szilárdanyag-mentessége. A kazánvíz kondicionálása általában csak trisó-adagolással és a vízszint alól elvezett folyamatos lelúgozással történik. A lelúgozást a kazán mellső részéről, a bevezetett tápvíz kazánvízbe történő bekeveredése előtt kell végezni. Az esetleges kivált szilárd maradványok elvezetésére a kazántest alsó részén – célszerűen hátsó felében, harmadában – leiszapoló csonkot kell kialakítani.
Nagy vízterű kazánoknál a gőz sótartalmát nem a kazánvízben lévő sók oldhatósága, hanem elsősorban az elragadott vízcseppek sótartalma határozza meg. Ezért a gőztisztaság biztosítása a cseppelragadás minimalizálását igényli. Erre több megoldás fejlődött ki (2.26. ábra). A leggyakrabban alkalmazott szerkezet a gőztérben a kazán hossztengelyében vezetett, felső felén 3–8 mm-es furatokkal perforált, lefenekelt cső. A többszöri irányelterelés hatására a víztérből elragadott vízcseppek kisebbik része jut csak be a csőbe és egy részük ott ki is válik. Ezek alul lévő lyukakon vagy – ritkábban – víz alá merülő csövön folyhatnak ki. A perforáción létrejövő nyomáskülönbség miatt az utóbbi esetben mindig ellenőrizni kell, hogy a víz alá merülő cső ne működhessen szívócsőként.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_379/#m713kaz_379 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_379/#m713kaz_379)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_379/#m713kaz_379)
2.26. ábra. A gőz cseppmentesítésére alkalmazott megoldások
Hasonlóan, a két oldalán zárt lemeztáskás kialakításnál a kazánköpeny melletti, mintegy 2–8 mm-es résben felgyorsuló, majd lelassuló gőz mozgását a vízcseppek nem tudják követni, így részben kiválnak. Ezzel a megoldással 0,3% alatti nedvességtartalom is garantálható. A legjobb leválasztást a jól méretezett ciklonokkal lehet elérni (4. fejezet). Ennél csak a legkisebb méretű cseppek tudnak a gőzben visszamaradni. Ugyanakkor a kiváló víz folyamatos elvezetése gondos hidraulikai tervezést kíván.
A kazánfenekek csatlakoztatása a kazánköpenyhez:A mellső, hátsó csőfalak kazánköpenyhez történő csatlakoztatására három megoldás terjedt el (2.27. ábra). Nagy teljesítménynél, nyomásnál, igényes gyártmányoknál a domborított kazánfenekeket alkalmazzák. Kis teljesítménynél a betolt vagy támasztott kívül-belül körbehegesztett kazánfenekek is használatosak. Ezek olcsóbbak, de ugyanolyan méreteknél, nyomásnál lényegesen nagyobb járulékos feszültséget eredményezhetnek. Emiatt a támasztott sík kazánfeneket csak kisebb igénybevételeknek kitett konstrukcióknál szabad alkalmazni (7.2.4. fejezet).
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_383/#m713kaz_383 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_383/#m713kaz_383)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_383/#m713kaz_383)
2.27. ábra. Kazánfenék, kazánköpeny-csatlakozások
Csőtartó falak: A nagy vízterű kazánok élettartam szempontjából egyik legkritikusabb szerkezeti részlete a füstcsövek hátsó csőfalba történő beerősítése. A legkorábbi konstrukcióknál ez csak hengerléssel történt. A csővéget és a csőfalat a hengerlés során feltágítva a plasztikus alakváltozást elszenvedő csővég befeszült a hengerlés során döntően csak rugalmas alakváltozással kitágított csőfalba (7.2.4. fejezet). A hengerlések egy részénél az axiális erőhatások viselésére peremezést is alkalmaztak. Az olaj- és gáztüzelés elterjedésével a hőterhelés megnőtt, így először elhagyták a peremezést, majd a behengerelt csővégeket behegesztették a csőfalba. Kezdetben ez csak – az üzem közben szivárgások megelőzését szolgáló – tömítőhegesztés volt, a későbbiekben a hengerlés csak a furat és a cső illesztését célozta, és az erőhatásokat a hegesztés vette fel. A hegesztést általában előmelegítés nélkül végzik, így a csőfalhoz viszonyítva vékonyabb csővég – mint a 2.28. ábra (a) mutatja – felmelegszik, az alapállapothoz képest a gátolt alakváltozás következtében a hegesztést követően járulékos feszültségek, károsodott szövetszerkezet maradnak vissza. Ez az üzem közbeni felfűtésből-lehűtésből, nyomásváltozásból adódó terhelési ciklusok hatására könnyen repedésre, a csővég tömörtelenné válására vezethet.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_386/#m713kaz_386 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_386/#m713kaz_386)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_386/#m713kaz_386)
2.28. ábra. A csővég-csőfal rendszer alakváltozása
A várható feszültségek olyan modellel közelíthetők, ahol egy átlagos csövet hat másik cső vesz körül [2.10, 2.12]. A falhőmérséklet a hőközlés hatására mind a csőfalban, mind a csővégben változik. Így szabad alakváltozási lehetőség esetén síkonként eltérő tágulásnak kellene bekövetkezni. A legkisebbnek a hűtött belső felületen, a legnagyobbnak a fűtött külső felületen (csővégen). Erre azonban nincs lehetőség, mivel a csőfal-füstcsövek rendszer csak alig tudja megváltoztatni az alakját, a csőfal a fűtetlen részeken be van fogva, a csövek körüli részen pedig sík fal marad. A csőfalban az eltérő hőmérsékletek, gátolt tágulás hatására síkonként a cső középpontja felé irányuló, eltérő nagyságú sugárirányú nyomó- vagy húzófeszültségek ébrednek, amelyek nagysága a gátolt alakváltozásból számítható.
Az így számítható feszültségek nem lesznek azonosak a tényleges feszültségekkel (a nyomásból, behengerlésből, hegesztésből stb. eredő feszültségek elhanyagolása miatt), de az élettartamot meghatározó kis ciklusú kifáradás szempontjából a tényleges viszonyokat jól közelítik. A modellnél a következő feltevésekből lehet kiindulni:
-
A füstcsöveket a csőosztás felével azonos sugarú csőfalgyűrű veszi körül.
-
Az átlagos hőmérsékletű síkhoz viszonyítva a melegebb sík kitágul, de ezt az alakváltozást a gyűrű külső felületén ébredő nyomás megakadályozza (a gátolt hőtágulás miatt az eredő alakváltozás zérus értékű).
-
A cső belső felületén a nyomás zérus értékű.
-
Az alakváltozás a rugalmas tartományban marad.
Ezek alapján azokban a síkokban, ahol a cső a csőfalba nem feszül be [2.10]:
ahol
|
hőtágulás a csőfalban [mm],
|
|||
|
a hőfeszültség által előidézett külső nyomásból adódó alakváltozás a csőfalban [mm],
|
|||
|
lineáris hőtágulási együttható a vizsgált sík hőmérsékletén [1/°C],
|
|||
|
hőmérséklet-különbség az átlaghőmérséklethez viszonyítva [°C],
|
|||
|
rugalmassági modulusz a csőfal anyagára, a vizsgált sík közepes hőmérsékletén [N/mm2],
|
|||
|
Poission-szám.
|
|||
Az előbbi összefüggés akkor is alkalmazható, ha a csőfal és a behengerelt cső hőtágulási együtthatója és rugalmassági modulusa azonos, de ebben az esetben az átmérőviszonyt a füstcső feltágított belső átmérőjével kell számítani. Az anyagjellemzők eltérése esetén abból lehet kiindulni, hogy a füstcső külső felületén az elmozdulás mindkét irányból azonos, és a szimmetriasík (a /2 sugarú gyűrűfelület) nem mozdul el [2.10]:
ahol (értékek mm-ben)
|
a cső alakváltozása a hőtágulásból,
|
|
|
a cső alakváltozása a külső, hőfeszültség által előidézett nyomásból,
|
|
|
a csőfal belső sugarának megnövekedése a hőtágulás hatására,
|
|
|
a csőfal belső sugarának csökkenése a hőfeszültség által előidézett külső nyomás, illetve a füstcső külső felületén a hőfeszültség hatására ébredő tágító nyomás hatásának eredőjeként,
|
|
Behelyettesítve:
Illetve
A füstcső-beerősítések kísérleti vizsgálata. Ilyen különböző (hengerelt, hengerelt-hegesztett, hegesztett) csővég-kialakítások egyidejű vizsgálatára alkalmas kísérleti berendezést [2.11] mutat a 2.29. ábra. Az alakváltozások, terhelések, anyagjellemzők minél pontosabb meghatározásához, a különféle cső-csőfal kapcsolatok közül a legoptimálisabb kiválasztásához mind a füstcsövekbe, mind a csőfalba több hőmérő került beépítésre. Így lehetővé vált az átmeneti és a stacioner állapotok vizsgálata is.
A berendezéssel az olaj- és gáztüzelésnél elvégzett mérések során kialakuló hőmérsékleteket, ezek indítás, leállítás alatti változását a 2.30. ábra és a 2.31. ábra mutatja [2.12]. A hőmérséklet-lefutások alapján megállapítható, hogy a csövek közötti csőfal, illetve a füstcsövek különböző pontjai között jelentős hőmérséklet-különbségek alakulnak ki. Hasonló mérésekre üzemelő berendezéseken is sor került [2.15]. A hőmérséklet vastagság menti lefutása (2.33. ábra) a modellen, illetve az üzemelő berendezésen különböző síkokban végzett hőmérsékletmérések alapján került ábrázolásra. A diagramból az is megfigyelhető, hogy a meleg kazán kiesését követő újraindításkor a csőfal külső felülete a telítési hőmérséklet alá hűl, így ekkor is váltakozó igénybevétel alakul ki.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_407/#m713kaz_407 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_407/#m713kaz_407)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_407/#m713kaz_407)
2.29. ábra. Kísérleti berendezés különféle csővég-beerősítések hőmérséklet-eloszlásának vizsgálatára
A csőfalhőmérséklet számítása: A különféle berendezéseken [2.9, 2.10, 2.11, 2.13, 2.15] elvégzett mérések lehetőséget adtak a várható hőmérsékletek számítására szolgáló eljárás kidolgozására is. A csőfal falhőmérsékletének számításához a vízoldalra összegzett hőáramsűrűségből () lehet kiindulni. A csövek közé zárt csőfalat (2.32. ábra):
-
a homlokfalon hősugárzás,
-
a homlokfalon ütközéses hőtranszport,
-
a füstcsövek belépő szakaszán konvektív hőtranszport
fűti.
A különféle jellegű hőáramok alapján a vízoldalra összegzett hőáramsűrűség [2.10]:
ahol az előbbi képletben:
|
a homloklap besugárzott felülete [m2],
|
|
|
a homloklap ütköző felülete [m2],
|
|
|
a füstcső csőfal melletti hőfelvevő felülete (amennyiben a csővég kilóg a csőfalból, a kilógó felületrészeket is figyelembe kell venni) [m2],
|
|
|
a csőfal füstcsövek közötti vízoldali felülete [m2],
|
|
|
sugárzásos hőtranszport, a sugárzó térrész jellemzői (kitöltőközeg-hőmérsékletek, szögtényezők, feketeségi fokok) alapján kell meghatározni [kW/m2],
|
|
|
ütközéses hőtranszport a (2.14) képlet alapján [kW/m2],
|
|
|
a cső belépő szakaszára jellemző konvektív hőtranszport () [kW/m2], a hőátadási tényező értékénél az áramlás kialakulatlanságát is figyelembe véve (az irodalom alapján C = 3 nagyságú korrekciós tényezővel [2.11]).
|
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_416/#m713kaz_416 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_416/#m713kaz_416)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_416/#m713kaz_416)
2.30. ábra. Kísérleti csőfalban kialakuló hőmérsékletek földgáztüzelésnél
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_418/#m713kaz_418 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_418/#m713kaz_418)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_418/#m713kaz_418)
2.31. ábra. Kísérleti csőfalban kialakuló hőmérsékletek gázolajtüzelésnél
A konvektív és a sugárzásos hőátadás melletti ütközéses hőtranszport azért érdemel figyelmet, mert:
-
egyrészt a falnak ütköző, nagy hőmérsékletű füstgáz elvékonyítja a határréteget (így a határrétegben a szokásosnál lényegesen nagyobb hőmérséklet-gradiens, ezzel hőáramsűrűség alakul ki),
-
másrészt a hátsó csőfal előtti nagy hőmérsékleten még előfordulhatnak az áramló közegben (láng végében) reakcióképes komponensek (radikálok, elégetlen gázok), amelyek az ütközésnél létrejövő átkeveredés hatására rekombinálódhatnak, eléghetnek, így többletenergiát szállíthatnak3 a határrétegbe.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_422/#m713kaz_422 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_422/#m713kaz_422)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_422/#m713kaz_422)
2.32. ábra. Csövek közé zárt csőfal-elem
alkalmazható, feltételezve, hogy a láng turbulens szerkezetű, az ütköző felület a maximális hőterhelés helyén túl helyezkedik el, a lángon belüli recirkulációs áramlás a főáramlás mellett az ütközés helyén elhanyagolható és a falhőmérséklet a lánghőmérsékletnél lényegesen alacsonyabb, mely feltételek ipari kazánoknál általában mindig teljesülnek.
Az előbbi képletben
képlettel közelíthető. Az előbbi, elhanyagolásokkal, leegyszerűsített számítási összefüggésekkel meghatározott falhőmérséklet a gyakorlatban elfogadható pontossággal egyezett [2.11] a modellen, különféle tüzelőanyagokkal, üzemállapotokban elvégzett mérések során meghatározott csőfal-hőmérséklettel (2.33. ábra). A mérések során az égéstermek CO-tartalmát a légfelesleg-tényező csökkentésével 0,2% fölé növelve az ütközésnél a határrétegben bekövetkező átkeveredés hatására 5–30% ütközéses hőáramsűrűség-növekedés volt megfigyelhető [2.11].
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_432/#m713kaz_432 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_432/#m713kaz_432)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_432/#m713kaz_432)
2.33. ábra. Csőfalban mért hőmérsékletek. Vízoldalra összegzett hőáram-sűrűségek: modellen olajtüzeléssel: 448 kW/m2, modellen gáztüzeléssel: 540 kW/m2, GIB MHO25/22 kazánon olajtüzeléssel 445 kW/m2
Gátolt alakváltozások: Egy hazai gyártmányú háromhuzamú kazánra, amelynél a füstcső végét a csőfalba 4 mm-rel visszahúzták (2.34. ábra, jelenlegi kialakítás) egy különleges üzemállapotra, 574 °C számított külső csőfal-, 450 °C számított semleges szálhőmérsékletekkel a gátolt alakváltozásokat, hőfeszültség által előidézett nyomásokat a (2.11/a)–(2.12/a) egyenletrendszer megoldásával meghatározva a következő eredmények adódtak [2.12]:
-
A hegesztési varratban a külső nyomás hatására ébredő feszültség a
képlettel számítható, amelyből az előbbi adatokkal –39,92 N/mm2 nyomófeszültség adódott. Az érték (555 °C-on) magasabb a szerkezeti anyag folyáshatáránál, így feltételezhető, hogy az alakváltozás plasztikus, emiatt a varratban maradó alakváltozással lehet számolni.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_438/#m713kaz_438 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_438/#m713kaz_438)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_438/#m713kaz_438)
2.34. ábra. Cső-csőfal csatlakozások kialakítása
-
A csőfal 235 °C hőmérsékletű belső felületén – mivel a cső összehúzódhat, a csőfal pedig nem (a tágulás a semleges szál alakváltozásának felel meg) –, amennyiben a behengerlés után nem maradt vissza elegendő nyomófeszültség, a cső és a csőfal között a két felület – ahogyan az a 2.28. ábrán (c) látható – elválik. A résben megindulhat a kazánvízből kiváló sók lerakódása, illetve a korróziós folyamat. A /2 sugarú „gyűrű” külső felületén húzófeszültség ébred. Nagysága (= 90 mm, = 72 mm, = 1,25, = 13,3·10–6 1/°C, Δ2 = 235–450 = –214 °C, = 197 000 N/mm2 figyelembevételével): = 131,75 N/mm2, amely a folyáshatárnál lényegesen kisebb.
-
A számított alakváltozások a felületeken ~0,02 mm nagyságrendűek, de előjelük ellentétes, a vízoldalon tágulás, a füstgázoldalon összenyomódás.
ahol
|
|
a belső nyomásból adódó feszültségre vonatkozó feszültségkoncentrációs tényező [2.22],
|
|
|
|
a gátolt alakváltozásból adódó nyomófeszültségre vonatkozó feszültségkoncentrációs tényező ([8] TRD 301, Anlage 1),
|
|
|
|
a belső nyomásból adódó (a csövet a csőfalból kiszakítani akaró) feszültség maximuma, illetve minimuma,
|
|
|
|
a hőmérséklet-különbségből ébredő járulékos nyomó- (a csövet összenyomni akaró) feszültség maximuma, illetve minimuma. (Figyelembe kell venni, hogy – mint a későbbiekben a 7.2.2. fejezetben bemutatjuk – az axiális irányú járulékos feszültség azonos a radiális irányúval.)
|
A kazánoknál a feszültségmaximumok általában a legnagyobb terhelésnél, a feszültségminimumok indításnál, üzem közbeni kiesésnél jelentkeznek, így a különféle, kényes szerkezeti elemekre az irodalomban megadott [8] kifáradási görbék alapján a megengedett ciklusszámok meghatározhatók.
A különféle irányelvekben, szabványokban közzétett eljárások általában normál szövetszerkezetű anyagokra és nem hegesztési varratokra vonatkoznak. Utóbbiaknál azt is figyelembe kell venni, hogy az esetenkénti, adott szerkezeti megoldástól függő eltérő technológiákra csak egyedi vizsgálatokkal lennének meghatározhatók a mértékadó kifáradási jellemzők. Ennek hiányában a tervezők a gyakorlat során – figyelembe véve, hogy [2.20] a hegesztési varratokra a kifáradást okozó feszültségamplitúdó mindig kisebb, mint ép anyagokra – korrekciós tényezőt alkalmaznak.
A 2.34. ábra (a) szerinti cső-csőfal kialakításra, az üzemelő berendezésen különféle üzemállapotokban mért hőmérsékletekkel, a kifáradást okozó feszültségamplitúdót az ép anyagra megengedett érték 1/3-ára feltételezve (amely az ép anyaghoz viszonyítva csak 5–10% kifáradási ciklusszámot ad), az üzemi falhőmérséklet terhelési ciklusonkénti maximuma függvényében a 2.35. ábrán látható kifáradási ciklusszámok adódtak. Látható, hogy a feltételezésekkel a 2.33. ábrán bemutatott, 452 °C maximális falhőmérsékletnél a 30 mm vastagságú csőfalra csak mintegy 150 hideg és 1000 db meleg indítási ciklusból álló terheléskollekció (részletesebb kifejtését a 7.2.2.3. fejezet tartalmazza) engedhető meg. (Hideg indítási ciklus alatt az adott esetben a hideg állapotból, illetve a 10 bar alatti, meleg indítás alatt a 10 bar feletti nyomásról történő felfűtés értendő.)
A terheléskollekció kihasználása nem jelenti azt, hogy a berendezés tönkrement, a megadott ciklusszámok azt sem jelentik, hogy kisebb értékeknél nem következik be meghibásodás. Ugyanis a kifáradási folyamat mindig az anyag mikroszerkezetétől, a ténylegesen lejátszódó folyamatoktól függ, ezek pedig a gyártási, üzemi eltérések függvényében lényegesen eltérőek lehetnek, így a számítások, a legnagyobb gondosság mellett is, csak valószínűségi becslést adnak. Ezen túlmenően arra is utaltunk, hogy az adott esetben és a gyakorlatban általában a számítások, korrekciós tényezők (még a véges elemes módszerek alkalmazásával is) csak közelítő pontosságúak, így a kifáradási számításokhoz szükséges jellemzőket is csak közelítően tudjuk meghatározni. Erre tekintettel arra kell törekedni, hogy a közelítések eredményeként a biztos oldalon maradjunk, a meghibásodás a becsültnél később következzen be.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_449/#m713kaz_449 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_449/#m713kaz_449)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_449/#m713kaz_449)
2.35. ábra. Repedést okozó meleg és hideg indítási ciklusszámok [2.15]
Az adott esetben a terhelési kollekció kihasználása előtt belső szerkezeti vizsgálatot kell végezni, ezzel fel lehet tárni a tényleges állapotot és dönteni lehet a berendezés esetleges javításáról vagy további, következő belső ellenőrzésig történő üzemeltetéséről (7.4. fejezet).
Kedvezőbb csővég-kialakítások: Az előbbi ciklusszámok egy kazán elvárt élettartama, szokásos üzemvitele szempontjából nagyon alacsonynak tűnnek. Ezért szükségessé válhat a konstrukció módosítása. Erre a csőfalaknál az ad lehetőséget, hogy a méretezési előírások (7.2.4. fejezet, [2.28]) alapján a csőfal falvastagságának meghatározása általában a merevítetlen mezők alapján történik. A csövek közötti, merevített mezőkben a merevítetlen részekhez viszonyítva kisebb (30 mm helyett a különféle számítási eljárások alapján 12–19 mm) falvastagságra van szükség. Másrészt azt is figyelembe kell venni, hogy a csőfal szabad tágulási lehetősége esetén kisebb járulékos feszültségek alakulnak ki. A 2.34. ábrán vázolt A–D megoldási lehetőségeket értékelve:
-
Minden megoldásnál csökken a hőfelvevő felület, illetve a hőáramsűrűség.
-
A melegebb oldali szabad hőtágulási lehetőség az A, B megoldásoknál jobb, mint a másik két megoldásnál.
-
A varratok az A, B megoldásoknál közelebb vannak a csőfal semleges síkjához, így kisebb járulékos hőfeszültség ébred bennük, mint a C, D megoldásoknál.
-
A hűtőfelület megnövelésével (C, D megoldások) csökken a cső és a furatkerület falhőmérséklete, ezzel a járulékos hőfeszültség, csökken a belső oldali eltávolodás lehetősége, kisebb lehet az ennek megakadályozásához szükséges belső nyomás.
-
A külső-belső lemunkálások az eredeti kialakítás meghibásodása esetén az anyagszerkezetileg károsult részek eltávolításával utólag is elvégezhetők, így az új varrat szilárdsági jellemzői az eredeti állapothoz hasonlóak lesznek.
A csőfal már javíthatatlan elhasználódása esetén a sérült csőmezőket tartalmazó részek kivágására, új, esetleg eltérő falvastagságú csőfalmezők behegesztésére is mód van. Ilyen esetben azonban a kivágandó részek méretét – a szélső csősoroktól, esetleges vonórudaktól, sarokmerevítőktől, vízszinttől való távolságra különös tekintettel – gondosan kell meghatározni. A hegesztési technológia tervezésénél a hegesztésből adódó járulékos feszültségek minimalizálására, kedvező szövetszerkezetet eredményező hozaganyag alkalmazására kell törekedni. A hegesztés végrehajtása előtt próbadarabokon ellenőrizni kell a technológia és a hegesztést végző szakszemélyzet alkalmasságát.
A füstcsövek alakváltozása: A lángcső, füstcsövek, csőfal rendszer kis ciklusú alakváltozásával van az is összefüggésben, hogy bizonyos üzemidő után (például kazántisztítás során) a füstcsövekbe betekintve azok egy részét görbültnek látjuk. Ennek alapvető oka, hogy a füstcsövek járulékos igénybevétele jelentősen eltérő lehet. A szélső, a lángcső eltérő tágulását vagy a merevítetlen kazánfenéköveket ellensúlyozó füstcsövek járulékos terhelése lényegesen nagyobb, mint a füstcsőköteg közepén fekvőké. Ebből adódóan a kazánköpenyhez viszonyítva maradóan is megnyúlhatnak. Így a berendezés hideg állapotában kénytelenek lesznek görbült alakot felvenni. A nagyobb terhelés ellensúlyozására, a maradó alakváltozás minimalizálására a szélső füstcsöveket esetenként nagyobb falvastagsággal készítik. Ez azonban az átlaghoz viszonyított kisebb füstgázátáramlásra, kisebb falhőmérsékletre, nagyobb hőmérséklet-különbségből adódó (lángcsőhöz viszonyított) nyúláskülönbségre, nagyobb járulékos terhelésre, így kedvezőtlen esetben az eredeti megoldással azonos maradó alakváltozásra vezethet.
A csőfal méretezése az EN 12953-3:2002 szabvány alapján: Az európai méretezési szabvány [2.28] a hátsó csőfal hőterhelésének, hőmérsékletének számítására az előbbiektől eltérő módszert ismertet. Eszerint
-
A maximális fémhőmérséklet:
-
A közepes falhőmérséklet:
ahol
|
füstgázhőmérséklet [°C],
|
|
|
a csőfal csövekkel érintkező felülete [mm2],
|
|
|
a csőfal csövek közötti homlokfelülete [mm2],
|
|
|
a füstcsövek belső átmérője [mm],
|
|
|
sugárzásos hőátadás a csőfal felé [W/m2K],
|
|
|
konvektív hőátadás a csövekbe történő belépésnél [W/m2K],
|
|
|
konvektív hőátadási tényező a csőbeli áramlásra, a belépő füstgázhőmérséklettel [W/m2K],
|
|
A képletekből látható, hogy a csőfalbeli hővezetést az általunk alkalmazott lineáris modellnél pontosabb összefüggéssel közelíti, ugyanakkor az ütközéses hőátadást kialakult konvektív hőátadással helyettesíti.
A hátsó csőfal maximális fémhőmérséklete a 420 °C-t nem haladhatja meg, ami a gyakorlat számára elfogadható kifáradási ciklusszámot valószínűsít. A vastagabb csőfalak jó hűtése, a varratok hőmérsékletének csökkentése érdekében a szabvány is – a 2.34. ábrán vázolt C, D változatokhoz hasonlóan – javasolja a furatperem csővel érintkező, maradó vastagságának csökkentését. A csőfal csökkentett favastagsága a füstcső falvastagságának négyszeresét nem haladhatja meg. Azonban az ábrán bemutatott, leélezett megoldás helyett süllyesztett, fél U varratkiképzéshez hasonló vízoldali hűtőgyűrűt ismertet. A vízoldali hűtés szempontjából lényeges, csövek közötti gát szélességének hengerelt kötéseknél a 0,125d + 12,5 [mm], hegesztett kötéseknél, 800 °C feletti füstgázhőmérséklet esetén pedig a 0,125d + 9 [mm] kifejezésből adódó értéknél nagyobbnak kell lenni, de hegesztett kötések esetén a 15 mm-t nem kell meghaladni.
A nagy vízterű kazánok felfűtése: A járulékos terhelések minimalizálására a kazánok indításánál is különös gondossággal kell eljárni. A kazántest, a lángcső, a füstcsövek a felfűtés során egyenlőtlenül melegszenek. Míg a lángcső az égő begyújtását követően nagyon gyorsan felmelegszik (2.2. táblázat), addig a füstcsövek és a kazánköpeny, amelyet csak a fűtőfelületek által felmelegített kazánvíz melegít, sokkal lassabban vagy alig melegednek. Így igen nagy gátolt alakváltozások alakulhatnának ki, különösen úgy, hogy a kazánköpeny gőztérrel érintkező része az elgőzölgés megindulása előtt csak a falbeli, kerületirányú hővezetés hatására melegszik. További kedvezőtlen körülmény, hogy a nagy tömegű kazánvízben kezdetben alig alakul ki hőmérséklet-különbség, így csak lassan indul meg a hőmérséklet-eltéréseket kiegyenlítő cirkuláció. Ezért a felfűtésre csak szakaszosan, a kerületi irányú hővezetés figyelembevételével kerülhet sor. Figyelni kell a gördülő (csúszó) alátámasztás akadálytalan mozgást is. (Egy 5 m hosszúságú kazántest a környezeti hőmérsékletről a 12 bar üzemi nyomás eléréséig mintegy 10 mm-t nyúlik.) A kazánvíz néhány fokos felmelegítése után a tüzelést mindig le kell állítani, és meg kell várni a köpenybeli hőmérséklet kiegyenlítődését. Ezt követően a tüzelés ismét beindítható, és új felmelegítési ciklus kezdhető. Az egyes ciklusokban megengedett tüzelési teljesítményt, a ciklusok hosszát, a várakozási időt a kazángyártók általában gyakorlati tapasztalatok alapján adják meg. A folyamat irányítására, ellenőrzésére a kazánköpenybe, különböző síkokba, alkotókba beépített falhőmérséklet-mérők alapján lenne mód, mint ahogy az erőműi kazánoknál az szokásos.
Az előbbiekkel van összefüggésben, hogy a köpenylemezek hosszvarratait a felfűtésnél jelentkező járulékos feszültségek minimalizálására, egymáshoz képest 120 fokkal elforgatva, a lehetséges vízvonalat elkerülve kell elhelyezni.
A veszélyes meghibásodások lehetősége: Gondos tervezés, gyártás, üzemvitel mellett a nagy vízterű kazánok nagy megbízhatósággal működnek. Ennek ellenére előfordulhatnak váratlan események. Ezek közül két különösen veszélyes lehetőségre – a lángcső és a merevített, fűtött csőfalak felnyílására – hívjuk fel a figyelmet.
Mint a különböző méretű lángcsövekben megengedett tüzelési teljesítménynél, a lángcső falvastagságának megállapítására vonatkozó képletek ismertetésénél arra utaltunk, a lángcső megengedett falhőmérséklete korlátozott, nagysága üzem közben elsősorban a hőterheléstől, illetve a vízoldali lerakódás vastagságától függ. Így váratlan meghibásodásra, a stabilitás elvesztése következtében horpadásra, felnyílásra, ezzel nagy mennyiségű, a nyomáscsökkenés hatására hirtelen kigőzölgő forróvíz kiáramlására e két (a tervezési értéket lényegesen meghaladó hőterhelés, illetve vastag vízoldali lerakódás), végső soron a kezelőszemélyzet gondatlanságára visszavezethető ok miatt lehet számítani.
A hőterhelés elsősorban az égő meghibásodása, tengelyének elfordulása és ezekből adódóan szúróláng kialakulása miatt növekszik meg. A 2.36. ábrán vázolt kazánrészletnél az égőövben, a felső félen kialakult, megvastagodott kokszlerakódás hatására a láng tengelye felfelé meggörbült (az irányelterelés miatti nagyobb sebesség miatt a lerakódás felőli oldalon a statikus nyomás lecsökkent), és a láng szúrólángként a lángcső felső felületének ütközött. Az elferdült lángtengely hatására a kokszréteg folyamatosan vastagodott, ezzel a láng egyre jobban görbült felfelé, a torlópont egyre közelebb került az égőhöz, egyre nagyobb falhőmérsékletet eredményezve. A leszűkült keresztmetszet már kezdetben is lényegesen növelte a lángsebességet, ennek ütköző hatása eredményezhette a hátsó fordulókamra elszíneződését, enyhe alakváltozását. Ugyanis a nagyobb hőterhelés hatására a vízoldalon helyi filmelgőzölgés alakulhatott ki. A füstcsövek kiszakadása pedig rossz hűtés (a szúrólánggal terhelt felső lángcsőalkotóról vízoldalon igen nagy gőztartalmú közeg áramlott a csőfal mentén, ami igen nagy falhőmérséklet kialakulását, ezzel a szerkezeti anyag folyáshatárának jelentős csökkenését eredményezhette), illetve a nagy falhőmérséklet mellett nagyon megnyúlt lángcsőből adódó járulékos terhelés miatt következhetett be. A tényleges berendezés meghibásodásához az előbbiek mellett egy szerelvénytörés miatti ugrásszerű gőzelvétel-növekedés, ennek eredményeként gyors nyomáscsökkenés is hozzájárult. A gyors nyomáscsökkenés miatt a felületeken gőzfilm alakult ki, ami rövid időn belül a szerkezeti részek további túlhevülését, teherbíró képességük elvesztését eredményezte.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_470/#m713kaz_470 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_470/#m713kaz_470)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_470/#m713kaz_470)
2.36. ábra. Lángcső szúróláng hatására bekövetkezett horpadása. 1: első szakaszon egyszeres horpadás; 2: hátsó részen kettős horpadás; 3: meredek átmenet a kétféle horpadás között; 4: megfolyt (elvékonyodott) lángcsőfal, a sarokvarratnál lyukadással; 5: megfolyt, kiszakadt csövek; 6: elszíneződési nyomok, alig észrevehető deformáció; 7: a málló falazat felső részéről leszakadt kokszlerakódás
Amennyiben a kezelőszemélyzet a tüzelőberendezés működésének folyamatos ellenőrzésével a kokszréteg kialakulását időben észleli, a fúvókát kitisztítja vagy kicseréli, a lerakódott kokszréteget leveri, a kazán teljes tönkremenetele még a szerelvénytörés ellenére is megelőzhető lett volna.
A vízkőlerakódások indokolatlan megvastagodása elsősorban a vízkezelés elhanyagolása, csaknem lágyítatlan nyersvíz hosszú időn át történő betáplálása esetén következhet be. Ez csak gondos üzemirányítással, a vízelőkészítő berendezésre jellemző értékek naplózásával, naponkénti ellenőrzésével előzhető meg.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_474/#m713kaz_474 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_474/#m713kaz_474)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_474/#m713kaz_474)
2.37. ábra. A külső fűtött fordulókamra meghibásodása
A 2.37. ábrán vázolt, lemezből hegesztett, bekötőcsövekkel a víz- és gőztérhez kapcsolt fordulókamránál a vízszint a szűkre méretezett bekötőcsövek miatt már kis lángteljesítménynél is (bal oldal) a kazán vízszintje alatt alakult ki. (A gőzoldali összekötő cső visszatorlasztotta a vízáramlást.) Ekkor azonban a fordulókamrán belüli recirkuláció még biztosította a fordulókamra fűtött felületének kellő hűtését. A tüzelési teljesítményt névleges értékre növelve (jobb oldal) a fordulókamra nem kapott elegendő vízutánpótlást, a vízszint tovább süllyedt. A fűtött oldalon a kamrán belüli, természetes cirkuláció melletti, alacsony tömegáram-sűrűségnél filmelgőzölgés alakult ki, a csőfal hőmérséklete a stabilitási szempontból megengedett érték fölé nőtt. Ennek következtében a merevítést biztosító támcsapok közötti rész a belső nyomás hatására kidomborodott, majd felhasadt. A meghibásodásban elsősorban a konstrukciós okok játszottak közre, közöttük az is, hogy a fordulókamrában kiváló kazánkő leiszapolási lehetőség hiányában összegyűlhetett a vízoldali összekötő csőben, növelve annak ellenállását, egyre rontva a kamra hűtését.
A nagy vízterű gőzkazánok szabályozása:A nagy vízterű kazánok többségénél csak vízszint- és dobnyomás-szabályozást alkalmaznak. A gőzhőmérséklet szabályozására – a túlhevítőknél ismertetett módon – csak ritkábban van példa.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_478/#m713kaz_478 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_478/#m713kaz_478)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_478/#m713kaz_478)
2.38. ábra. Nagy vízterű gőzkazánok vízszintszabályozása
Vízszintszabályozás esetén a beavatkozó jellemző a tápvízmennyiség. A szokásos megoldást a 2.38. ábra mutatja. A kazántesten belül vagy a vízállásmutató közelében elhelyezett, a víz- és gőztérrel is összekötött edényben egy úszótestet helyeznek el, amely rudazattal vagy elektromos jelátvitellel a szabályozószelepet működteti. A szabályozás arányos jellegű, kisebb vízszinthez nagyobb tápvízmennyiség tartozik. A vízszint szabályozási tartománya a közepes értékhez viszonyítva kisebb (12 t/h teljesítmény alatti) berendezéseknél ±25, nagyobb teljesítményű berendezéseknél ±40 mm. A vízszint változásával a víz- és gőztér térfogata, illetve a vízfelszín is változik. Az alacsonyabb vízszinthez tartozó nagyobb gőztér és vízfelszín a gőztisztaság (cseppelragadás) szempontjából előnyös (4.5. fejezet).
Nyomásszabályozásnál a beavatkozó jellemző a tüzelési teljesítmény. Igénytelenebb, elsősorban kisebb teljesítményű berendezéseknél – kihasználva a kazán tárolóképességét – a szabályozás a tüzelőberendezés ki-be kapcsolásával, úgynevezett kétpontos szabályozással (2.39. ábra (a), valójában vezérléssel) történik. Ilyen szabályozás azonban csak 1 MW tüzelési teljesítmény alatt megengedett [2.28] A kapcsolási értékek beállításánál figyelembe kell venni, hogy a tüzelőanyag begyújtását megelőzően a tűzteret – a füstgázoldali kazántérfogat legalább ötszörösével – ki kell szellőztetni, és ezalatt a nyomás tovább csökken. Ez elkerülhető a hárompontos szabályozással (2.39. ábra (b)), amikor a tüzelőberendezés teljesítményét minimum és maximum tüzelőanyag-áram között kapcsolgatják. Erre csak olyan égőkialakítás esetén van mód, amikor az égő mindkét teljesítményen tökéletes keverékképzési feltételeket tud biztosítani.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_482/#m713kaz_482 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_482/#m713kaz_482)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_482/#m713kaz_482)
2.39. ábra. Nyomásszabályozás nagy vízterű kazánoknál
Nagyobb teljesítményű berendezéseknél a tüzelőberendezés a minimális és maximális teljesítmények között folyamatosan üzemeltethető, ezért arányos (2.39. ábra (c) vagy arányos-integráló nyomásszabályozást alkalmaznak. Az arányossági tényezőt általában úgy választják meg, hogy a szabályozó ~0,5 bar nyomásváltozásra a teljes szabályozási tartományt befussa.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_485/#m713kaz_485 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_485/#m713kaz_485)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_485/#m713kaz_485)
2.40. ábra. Gőzhőmérséklet-szabályozás bekeveréssel [2.24]
A gőzhőmérséklet szabályozására alkalmazott bekeveréses szabályozás egy jellegzetes megoldását a 2.40. ábra mutatja. A kazánvízzel visszahűtött (lekondenzáltatott) túlhevített gőz sótartalma minimális, így a kiadott gőz elsózódásával nem kell számolni. A szabályozás arányos vagy arányos-integráló jellegű lehet. A kapcsolás a túlhevítő védelmére, az esetleges túlhevülés megakadályozására áramlásőrt is tartalmaz, amely a gőzáram beállított minimális értékre csökkenése esetén a tüzelőberendezést kikapcsolja. Erre csak a hátsó fordulókamrába beépített túlhevítők esetén van szükség.
A szabályozások működése: Az egyes szabályozások működését példaként a gyors gőzelvétel, illetve tüzelőanyagáram-változtatás hatásán mutatjuk be.
-
Azonnal megkezdődik a gőznyomás csökkenése, ennek hatására a tüzelőberendezés felszabályozása. A bevezetett tüzelőanyag-mennyiség nagyobb nyomáscsökkenés esetén – mint a pontvonal mutatja – az egyensúlyi érték fölé nőhet.
-
A nyomáscsökkenés hatására a víztérben lévő gőzbuborékok kitágulnak, a nagyobb tüzelési teljesítmény hatására a gőzfejlődés intenzívebbé válik, emiatt gyors vízállás-emelkedés, ezzel a tápvízbetáplálás csökkenése következik be. Így a többletgőz-elvételt a kazán döntően nem a telítési hőmérsékletnél hidegebb tápvízáramból, hanem a kazánban tárolt vízmennyiségből biztosítja.
-
A magas vízállás, intenzív kigőzölgés a cseppelragadás növekedésére, a gőz elsózódására, a gőzhőmérséklet letörésére vezethet.
-
A nagyobb tüzelési teljesítmény hatására megindul a gőznyomás növekedése, a tápvízáram visszaeséséből adódóan esetleg az egyensúlyi érték fölé lendülve. Ez visszahathat a tüzelési teljesítményre, csökkentve azt.
-
Az intenzív kazánvízfogyasztás hatására a vízállás gyorsan csökken, megkezdődik a tápvízáram növekedése, amely lehűti a kazánvizet, ezzel annak gőztartalma csökken, ami gyorsítja a vízállás csökkenését, a tápvízáram növekedését. A túllendült kazánnyomás csökken.
-
Az elvezetett gőznél nagyobb vízáram mellett megkezdődik a vízállás növekedése, a tápvízáram csökkenése, a kazánvíz átlagos gőztartalmának növekedése. Utóbbi ismét az egyensúlyi szint fölé növeli a vízállást. Újabb vízáramcsökkenés indul el.
-
Így a vízállás (és arányos szabályozás esetén a gőznyomás) a korábbinál kisebb egyensúlyi értékre általában csak csillapodó lengéssel áll be.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_491/#m713kaz_491 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_491/#m713kaz_491)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_491/#m713kaz_491)
2.41. ábra. Nagy vízterű kazán viselkedése gyors gőzelvétel, illetve a tüzelési teljesítmény változtatásának hatására
-
A nagyobb tüzelési teljesítmény miatt nő a gőzfejlődés intenzitása, amely a gőznyomás és a vízállás növekedéséhez vezet.
-
A tárolóképességből adódó késedelemmel megkezdődik a gőzáram növekedése.
-
A vízállás növekedése a tápvízáram csökkenését, ezzel az előzőekhez hasonlóan a gőznyomás és a gőzáram gyorsuló növekedését eredményezi.
-
A döntően a tárolt kazánvízből történő többletgőz-szolgáltatás a vízállás csökkenésére, a tápvízáram növekedésére, csillapodó lengések kialakulására vezet.
-
A folyamat végére a beavatkozást megelőzőnél nagyobb gőznyomás, illetve kisebb vízállás alakul ki.
Az új egyensúlyi állapot kialakulására vezető változások – amelyekben a bemutatott példák alapján a kazánok tárolóképessége mellett különös jelentősége van a víztérben lévő gőztérfogatnak és a gőzfejlődés intenzitásának – az egyéb zavarások esetén is az előbbiekhez hasonlóan játszódnak le, és mindig számítani lehet a vízállás, a gőznyomás, a gőzhőmérséklet csillapodó lengésére. Gyakorlati szempontból a megengedett kitéréseket a kazán meghibásodásának (vízállásnál a túlhevítő elsózódásának, gőzelvételnél az elégtelen hűtés, gőzpárna kialakulásának) elkerülése határozza meg. Bár a várható változások részben elméletileg is számíthatók, mindig indokolt a szállító által garantált értékek kísérleti ellenőrzése is [2.25].
Dinamikai jellemzők: A berendezések üzemi viselkedése szempontjából fontos jellemző, hogy egy adott gőzelvétel-változásnál mennyire változik a gőznyomás, illetve a megengedett gőznyomásváltozás mekkora gőzelvétel-változást tesz lehetővé. Ezek számítására a tárolóképességre, illetve a tüzelésre vonatkozó időállandók alapján van lehetőség [2.26]:
-
A relatív nyomásváltozás nagyságú gőzelvétel-változás esetén (az időállandók értelmezése a 2.43. ábrán látható):
A nyomásváltozás mértéke lehetőleg ne haladja meg a ±4% értéket.
-
A megengedett nyomásváltozáshoz tartozó gőzelvétel-változás az előbbi képlet átrendezésével:
A megengedhető ugrásszerű gőzelvétel-változás elvárt értéke nagy vízterű kazánoknál legalább ±10%.
-
A folyamatos terhelésváltoztatás megengedhető értéke
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_507/#m713kaz_507 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_507/#m713kaz_507)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_507/#m713kaz_507)
2.42. ábra. A tárolóképességi állandó meghatározása a kazán kisütésével
A állandó értékét a kazán állandó tüzelési teljesítmény melletti kisütésével vagy feltöltésével lehet megállapítani (2.42. ábra).
Az előbbi képletekben:
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_513/#m713kaz_513 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_513/#m713kaz_513)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_513/#m713kaz_513)
2.43. ábra. A tüzelés időállandójának meghatározása
T0: felfutási idő, Th: holtidő,Tk: késedelmi idő, Tf:a tüzelés időállandója, Ta =T1+Tf: átviteli idő
A tüzelés átviteli függvényének (2.43. ábra) jellemzői az állandó gőzelvétel melletti tüzelési teljesítményváltoztatás nyomásváltozásra gyakorolt hatásának vizsgálatával állapíthatók meg.
A tárolóképességi időállandó, értékére, nagy vízterű kazánokra, az irodalomban [pl. 2.26] 2000–2700 s érték található. A korszerű, anyagtakarékos berendezésekre saját méréseink csak <1100 s értéket adtak. A tüzelési időállandó, szénhidrogén-tüzelés esetén általában 50–70 s között van. Az előbbiek mellett mindig ellenőrizni kell a vízállás változását is, hogy a tárolóképesség szempontjából megengedhető, előbbi képletekből számítható gőzelvétel-, gőznyomásváltozásnál vajon nem következik-e be a kazán „felhabzása”, ennek következtében a túlhevítő „elárasztása”, elsózása, a gőzhőmérséklet letörése. A különféle korlátok alapján adódó legkisebb érték fogja meghatározni a ténylegesen megengedhető ugrásszerű gőzelvétel-változást.
A megengedhető nyomáscsökkentési sebesség:Mint az előzőekben arra utaltunk, a nyomáscsökkentés hatására bekövetkező esetleges helyi gőzfilm-, gőzdugóképződést – amely a szerkezeti anyagok túlhevülésére, szövetszerkezeti károsodásra, kedvezőtlen esetben a teherbírás elvesztésére vezethet – mindenképpen meg kell akadályozni. A gőzfilm-, gőzdugóképződés lehetősége ugyanis a kazán nyomásának csökkenésekor mindazokon a helyeken fennáll, ahol a valódi közeghőmérséklet nagyobb, mint a tényleges helyi nyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet.
Nagy vízterű kazánoknál a víztérben, a füstcsöveken keresztül lefelé áramló közegben is előfordulhat gőzképződés. Gyors nyomáscsökkenés esetén az elgőzölögtető felületek gőztermelése átmenetileg (mivel a hőátadó felületek falhőmérséklete, a felületek melletti közeg entalpiája a nyomáscsökkenést megelőző állapotnak felel meg, így a lecsökkent telítési hőmérséklethez tartozó, az elgőzölgés intenzitását meghatározó túlhőmérséklet megnő) megnövekszik, az áramló közegben lévő gőz-térfogatelemek kitágulnak, ezáltal a gőz térfogataránya a kazánban megnő. Ebből adódóan a fajsúlyarányok helyileg is eltolódnak, és az áramlási viszonyok is megváltoznak. Kritikus estben az is elképzelhető, hogy a keletkező gőzbuborékok nem tudnak eltávolodni a fűtőfelülettől, ezzel a falhőmérséklet növekedését, a szerkezeti anyagok károsodását idézhetik elő. A jelenséget az elgőzölögtető szakaszok hosszváltozásának elkerülésével lehet megelőzni. Ez akkor teljesülhet, ha a nyomáscsökkenésből adódó telítési hőmérséklet-csökkenés az áramvonalhosszon nem halad gyorsabban, mint ahogy a helyi hidrosztatikus nyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet lecsökken (8.1. fejezet, 8.10. ábra):
ahol
Az előzőekből is megállapítható, hogy a nagy vízterű gőzkazánok a látszólag egyszerű konstrukció, a bevált, nagy számban alkalmazott szerkezeti részletek, a hosszú üzemi tapasztalat ellenére gondos tervezést igényelnek, a tartós, zavarmentes működéshez a lehetséges üzemállapotok alapos elemzését kívánják. Ehhez, még a mai korszerű számítástechnikai háttér mellett is, gyakran van szükség üzemi vizsgálatokra.
| 1 | A tényleges tárolóképesség számításához a kazánvíz mellett a kazánszerkezet és a gőztér, gőzbuborékok tárolóképességét is figyelembe kell venni. |
| 2 | A csövek minimális megengedett hajlítási sugara általában a külső átmérő kétszerese. Ilyen (>4D) távolságban elhelyezett túlhevítő csövek azonban csak igen nagy, a konstrukció szempontjából elfogadhatatlan átmérőjű füstcsövekben lennének elhelyezhetők. A kovácsolt, úgynevezett „hamburgi” könyököknél, Y alakú elágazásoknál, gyűjtőelemeknél a két cső távolsága az idomdarab és a cső összeerősítő körvarratának elkészítéséhez szükséges minimális méretre csökkenthető. |
| 3 | Élő konvekció [2.23]. Kémiailag reakcióképes gázok hőátadásának folyamatát Veron „La convection vive” elnevezéssel illette. Az űrhajózással összefüggésben, Kármán Tódor után (1951–53,) aerothermochemistry névvel terjedt el. |
Tartalomjegyzék
- Kazánok
- Impresszum
- Előszó a második kiadáshoz
- Bevezetés
- 1. Kazánok általános jellemzői
- 2. Kazántípusok általános ismerte
- 3. Kétfázisú hőátadás, áramlás fűtött felületen
- 3.1. A gőzképződés alapvető folyamatai [3.1]
- 3.2. Forrás végtelen térben [3.1]
- 3.3. Hőátadás és gőzfejlesztés csőben
- 3.4. A kétfázisú közeg áramlásának alapjai
- 3.1. A gőzképződés alapvető folyamatai [3.1]
- 4. Vízoldali folyamatok, vízelőkészítés, gőztisztaság
- 5. Hőtechnikai számítások
- 6. Füstgázoldali folyamatok, légtechnikai számítások
- 7. Gőzkazánok elemeinek szilárdsági számítása
- 8. A gőzkazánok üzemeltetése
- Függelék
- 1. függelék
- 2. függelék
- 3. függelék
- 4. függelék
- 5. függelék
- Szerkezeti anyagok
- a) Szerkezeti anyagok összetétele
- b) Hagyományos lemezanyagok folyáshatára [7.63]
- c) Növelt szilárdságú lemezanyagok folyáshatára [7.63]
- d) Jellemző dobanyagok tartamszilárdsága [7.63]
- e) Kamrák lemezanyagainak tartamszilárdsága [7.63]
- f) Rozsdamentes lemezanyagok folyáshatára [7.65]
- g) Rozsdamentes lemezanyagok tartamszilárdsága [7.65]
- h) Ötvözetlen, gyengén ötvözött csőanyagok folyáshatára [7.70]
- i) Ötvözetlen, gyengén ötvözött csőanyagok tartamszilárdsága [7.70]
- j) Hagyományos csőanyagok folyáshatára [7.70]
- k) Hagyományos csőanyagok tartamszilárdsága [7.70]
- l) Növelt szilárdságú csőanyagok folyáshatára [7.70]
- m) Növelt szilárdságú csőanyagok tartamszilárdsága [7.70]
- n) Rozsdamentes csőanyagok folyáshatára [7.71]
- o) Rozsdamentes csőanyagok tartamszilárdsága [7.71]
- p) Korszerű anyagok folyáshatára [7.30], [7.74, 7.75, 7.76], [7.79, 7.80], [7.83]
- q) Korszerű anyagok tartamszilárdsága [7.25], [7.74, 7.75], [7.79, 7.80, 7.81, 7.82, 7.83]
- a) Szerkezeti anyagok összetétele
- Szerkezeti anyagok
- Irodalom
Kiadó: Akadémiai Kiadó
Online megjelenés éve: 2020
ISBN: 978 963 454 492 0
Háztartásokban, ipari üzemekben, erőművekben széleskörűen alkalmaznak tüzelőanyag elégetésével vagy más módon bevezetett hőmennyiség hőhordozó közeggel történő hasznosítására szolgáló berendezéseket: kazánokat. A könyv ezek tervezésének, üzemeltetésének, vizsgálatának szerteágazó konstrukciós, hőtechnikai, áramlástani, szilárdságtani, vegyészeti és más ismereteit foglalja össze, az egyetemi oktatásban és a gyakorlati életben is hasznosítható módon. Az elméletet élő gyakorlattal ötvözve elsősorban erőműi, ipari, távhőszolgáltató kazánokkal foglalkozik, de a folyamatokra, szerkezeti kialakításra, gyakorlati viselkedésre vonatkozó utalások kisebb berendezéseknél is alkalmazhatók.
Hivatkozás: https://mersz.hu/gerse-kazanok//
BibTeXEndNoteMendeleyZotero
gomb segítségével választhatsz, hogy fejezetről fejezetre lapozva vagy inkább folyamatosan görgetve olvasnád-e a könyvet.
