Gerse Károly

Kazánok

2., javított kiadás


2.2.2.2. Tűztér

A vízcsöves kazánok egyik legfontosabb fűtőfelülete a tűzelőteret határoló tűztérfal, amely az 1.1. fejezetben összefoglalt alapelvek figyelembevételével általában elgőzölögtetőként szolgáló, besugárzott fűtőfelület. A tűzterek feladata a tüzelőanyagok lehetőség szerinti teljes és tökéletes elégésének biztosítása, a füstgázok kiegészítő fűtőfelületek elszennyeződését, károsodását megelőző lehűtése, valamint a károsanyag-képződés minimalizálásának elősegítése.
Míg a nagy vízterű kazánoknál a szabályzatok, a szabvány egyértelmű előírásokat tartalmaznak a lángcsövek méreteire, a vízcsöves kazánokra a lehetőségek sokfélesége miatt ilyen szabályozás nem alakult ki. Ezeknél a besugárzott tűzterek méreteit, alakját a felhasznált tüzelőanyagok sajátosságai mellett az égők elhelyezése, egységteljesítménye, kialakítása, a lánghosszúság, a lángútvonal és a megengedhető maximális tűztérkilépő hőmérséklete határozzák meg.
 
Égőelrendezés: Az idők folyamán nagyon sokféle égőelrendezést alkalmaztak, a leggyakoribb megoldásokat mégis be lehet sorolni néhány alapvető változatba (2.69. ábra):
 
2.69. ábra. Égőelrendezések [2.45]
 
  • Fronttüzelés: az égők egy vagy több sorban, a tűztár homlokfalára vannak beépítve. Olaj-, gáztüzelésre, folyékony hulladékok tűztérbe juttatására alkalmazzák. A tűztér szélességét az égők egymás közötti, illetve az oldalfalhoz képest biztosítandó távolsága, a tűztér mélységét a maximális lánghossz (a szúróláng kialakulásának elkerülése) határozza meg. A tűztéri hőterhelés eloszlása egyenlőtlen, az égőövben az oldalfalakon, illetve a hátfalon alakulhat ki az átlagot lényegesen meghaladó hőáramsűrűség. Az egyenlőtlenség a tűztér magassága mentén is jelentkezik.
  • Boxer égőelrendezés: az égők egy vagy több sorban a kazán két oldalfalára vagy homlok-, hátfalára vannak beépítve úgy, hogy a szemközti égők tengelye egymáshoz képest fél osztással el van tolva. Elsősorban olaj- és gáztüzelésre alkalmazzák. Az eltolás lehetővé teszi, hogy az égők elhelyezésére szolgáló falak távolsága a kétszeres lánghosszúságnál kisebb lehessen. Hőáram-egyenlőtlenség az oldalfalakon (az égők elrendezése nem szimmetrikus) és a tűztér magassága mentén alakul ki. Olyan megoldás is szokásos, amikor a fél osztással történő eltolásra nem vízszintesen, hanem a szemközti falon lévő égősorok között függőleges irányban kerül sor. Sok „kisebb” teljesítményű égő esetén − szénportüzelésnél is − gyakori a szemközti falakon történő „szimmetrikus” boxer égőelrendezés is.
  • Fenéktüzelés: egy vagy több olaj-, illetve gáztüzelésű égő a tűztér fenekére kerül beépítésre. A megoldás előnye a szimmetrikus (több égő esetén szimmetrikusabb) hőterhelés-eloszlás. A tűztér keresztméreteit a láng átmérője, több égő esetén az égők között és a faltól betartandó távolságok, magasságát a láng hossza határozza meg. Szilárd tüzelőanyagoknál nem alkalmazható.
  • Saroktüzelés: a tüzelőberendezések a tűztér négy függőleges alkotójának alsó részére kerülnek beépítésre. Elsősorban gyenge minőségű szenekre, úgynevezett réségőkkel alkalmazzák, de jó minőségű szenekre, perdületes égők sorával is szokásos. Az égők befúvási irányát egy, a tűztér tengelyével azonos tengellyel elképzelt hengerhez (esetenként felfelé táguló csonkakúphoz) érintőlegesen veszik fel. Innen származik a gyakorlatban használt tangenciális tüzelés elnevezés. A tűztérfalak melletti recirkulációs zónák elősegítik a tüzelés stabilitását. A hőterhelés eloszlása keresztirányban (a recirkulációs zónáktól, a láng faltól mért távolságától függően) kissé egyenlőtlen, függőleges irányban (minden égősarok egyenletes teljesítménye esetén) szimmetrikusnak tekinthető.
  • Tetőtüzelés: az égők a tűztér tetőfelületére kerülnek beépítésre. Az égéstermék a vázolthoz hasonlóan a tűztér tetején (U láng) vagy alul, az egyik oldalfalon távozik. Elsősorban gyengébb minőségű szenekre alkalmazzák. A tűztér salakosodásának veszélye más, szénportüzelésnél szokásos égőelrendezéshez viszonyítva kisebb. A hőterhelés-eloszlás alul távozó égéstermékek esetén a fenéktüzeléshez hasonlóan szimmetrikus, U láng esetén nagyon egyenlőtlen lehet. Mivel a lefelé áramlási és a lebegtetési sebesség összeadódik, szilárd tüzelőanyagoknál, alul távozó füstgázok esetén az egyéb megoldásokhoz viszonyítva általában magasabb, a 2.69. ábrán (e) látható, visszafordított áramlás esetén alacsonyabb, de nagyobb keresztmetszetű tűztérre van szükség.
 
Salakolvasztó tűztér: Jó minőségű kőszeneknél alkalmazott, salakolvasztó-tüzelésnél (2.70. ábra) egy leárnyékolt, tűzálló anyaggal vagy a tüskézett forrcsövekre olvadt salakkal hőszigetelt térben a tüzelőanyag hamujának folyási hőmérsékleténél nagyobb hőmérsékletet állandósítva, a szilárd égési maradványok döntően olvadt állapotban, kifolyónyíláson távoznak, míg kisebb részük, a füstgázokkal egy forrcsövekből álló hűtőrácson átlépve, gyorsan a hamu ragadóssági pontja alá hűl. A kis salakéghető-veszteség érdekében a pernyét folyamatosan visszavezetik a salakolvasztó térbe. A kifolyónyílásnál − még részterhelésen is − a salak folyáspontjánál nagyobb hőmérsékletet kell biztosítani. Ezt a gyakorlatban ciklontüzeléssel vagy az olvasztókamrán belüli tetőtüzeléssel lehet megvalósítani. Mind a ciklonok, mind a tüzelőterek kívül hűtött kialakításúak, a határolófelületeket alkotó csövek a forrcsőrendszer részét képezik. Az olvasztóteret lehatároló elválasztórácsot követő tűztérrész sugárzó térnek tekinthető, jóllehet a pernyeszemcsékben visszamaradt karbon égésének lehetőségét nem lehet teljesen kizárni. A salakolvasztó tűzterek részleteivel a továbbiakban, hazai alkalmazás hiányában, nem foglalkozunk.
 
2.70. ábra. Salakolvasztó tüzelőterek
 
Égési idő, lángméretek:A teljes és tökéletes égés biztosításához:
  • a tartózkodási időnek nagyobbnak kell lenni a tüzelőanyag-szemcsék, -cseppek égési idejénél, gáztüzelés esetén a keveredési és égési időnél, másrészt
  • a tűztér méreteinek a lángütközés (szúróláng) elkerülésére nagyobbnak kell lenni a láng hosszúságánál, amelyet ugyancsak az égés ideje határoz meg.
 
Az égési idő (amelybe a diffúziós keverékképzés, párolgás, gyulladási hőmérsékletre melegedés, illó-kigázosodás, krakkolódás, elgőzölgés, illóégés, kokszégés időigényét is beleértjük) a különféle tüzelőanyagoknál a tüzelőanyag előkészítésétől, a tűztérbe vezetés módjától, a levegőellátástól, a keveredéstől, a hőmérséklettől függően – még egy adott tüzelőanyagfajta esetén is – nagymértékben változhat. Az égési idő, a lángméretek megítélésénél a tűztér kialakítása szempontjából alapvető különbség van az olaj/gáztüzelés és a szénportüzelés között. Előbbieknél az egyes égők lángjának méreteit általában külön veszik figyelembe, az égőket olyan távolságra helyezik el, hogy egymás működését ne zavarják, a lehetőség szerinti egyenletes hőterhelést, a tűztérkilépő hőmérsékletét az égők elrendezésével, a füstgáz tűztérkilépés előtti irányeltereléssel történő átkeverésével biztosítják. Szénportüzelés esetén ezzel szemben általában az egyes égőkön bevezetett tüzelőanyag, hordozóközeg összekeveredik (gyakran az égőket e keveredés elősegítésére rendezik el), és végül egyetlen lángtest alakul ki. A nagyobb (kigázosodott koksz-) szemcsék égése még a besugárzott túlhevítők közötti sugárzó térben is folytatódhat. Így a tűztér geometriai méreteinek megállapításánál széntüzelés esetén nem a láng mérete, hanem a szemcsék kiégéséhez szükséges tartózkodási idő biztosítása a mértékadó. Miután a befújt szemcsék teljes áramlási útvonala lánghossznak tekinthető, az ezen útvonal megtételéhez szükséges – tartózkodási – időnek kell nagyobbnak lenni az előbbi, tágan értelmezett [s] égési időnél. Leegyszerűsítve, biztonsággal a lánghosszat a tűztérkilépés és az égő közötti távolsággal () helyettesítik, így felfelé áramlás esetére:
 
(2.26)
 
ahol
az elégett tüzelőanyag tömegárama [kg/s],
fajlagos elméleti füstgázmennyiség [kg/kg],
a füstgáz közepes sűrűsége [kg/m3],
tűztér-keresztmetszet [m2],
a szemcsék lebegtetési sebessége [m/s].
 
A szénporszemcsék égésidejét sokan vizsgálták. A teljes időszükséglet a száradás, gyulladási hőmérsékletre melegedés, gyulladás, illóégés és kokszszemcse-égés időigényéből tevődik össze:
  • A száradás nagyrészt megtörténik a malmokban, jóllehet a szénfajtától, a hordozóközeg hőmérsékletétől, nedvességtartalmától függően mindig számolni kell maradék nedvességtartalommal. Az ennek elpárolgásához szükséges időt azonban általában a gyulladási hőmérsékletre melegedés időigényébe számítják be.
  • A szénszemcsék gyulladási hőmérsékletre melegítése sugárzásos és konvektív hőátadással történik. A kisebb szemcsékre a konvektív hőátadás, a nagyobbakra a sugárzásos jellemző. Gyenge tűztéren belüli recirkuláció esetén emiatt előadódhat, hogy a nagy szemcsék gyorsabban felmelegednek a gyulladási hőmérsékletre.
  • Maga a gyulladás többféle módon megtörténhet: indulhat a szemcséből kigázosodott illótartalom gyulladásával, a felmelegedett szénszemcse heterogén felületi reakcióival vagy mindkét folyamattal egyidejűleg.
  • Az illóégés időigénye a szemcse illótartalmának kigázosodási és égési időtartama.
  • Az égési időn belül a leghosszabb időtartamot a már kigázosodott, belül üreges, esetenként felfúvódott kokszszemcsék kiégése igényli.
 
Az előbbi időtartamokra, kísérleti vizsgálatok alapján, az irodalom (pl. [1]) több összefüggést ismertet. Figyelembe kell azonban venni, hogy különösen a gyulladási, illóégési időtartam nagymértékben függ a szénfajtától, így az irodalmi adatok felhasználásánál nagy körültekintéssel kell eljárni. Adott esetben egy adott szénféleségre laboratóriumi vizsgálatokkal indokolt meghatározni a tűztér méretezésénél felhasználható adatokat.
Az égési időtartamot legjobban befolyásoló kokszszemcse égésére vonatkozó közelítő összefüggések többsége az időszükségletet érdemben meghatározó diffúzió figyelembevételével alakú, ahol az kitevő a ≤2 értéktartományban van. Nagyvonalú számításoknál a leggyakrabban még ma is Gumz – a szénszemcse illó- és ballasztanya-tartalmát is figyelembe vevő – képletét [2.46] alkalmazzák, mely szerint:
 
(2.27)
 
ahol
a szénszemcse sűrűsége [kg/m3],
a hordozógáz kinematikai viszkozitása [m/s],
a szénszemcse mérete [m],
közepes hőmérséklet [K],
a szemcse lebegtetési sebessége [m/s],
illóanyag-tartalom [%],
az illó égéséhez szükséges oxigén részaránya,
a légfelesleg-tényezőtől függő korrekciós tényező, λ = 1–1,5 között
 
 
a felfúvódott szemcse térfogatának aránya az eredeti térfogatához viszonyítva,
az illóanyag-tartalom és a felfúvódás lebegtetési sebességre gyakorolt hatását figyelembe vevő tényező.
 
Az és értéke az illótartalom, a korrekciós tényező, az illótartalom és a felfúvódás függvényében a 2.4. táblázat alapján vehető figyelembe.
 
2.4. táblázat
0
10
20
30
40
50
0
0,112
0,22
0,296
0,357
0,415
1
1
1,3
1,7
1,12
1
 
 
 
 
 
 
 
1
1,02
1,035
1,055
1,08
1,11
1,14
1,25
1,03
1,05
1,068
1,09
1,115
1,139
1,50
1,04
1,06
1,075
1,094
1,116
1,138
1,75
1,05
1,07
1,082
1,098
1,117
1,137
 
Miután a tűztérbe vezetett szénpor szemcseeloszlásától függő, különféle méretű szemcsék eltérő égési idővel rendelkeznek, a legnagyobb méretű szemcsék esetén – még az ugyancsak szemcsemérettől függő nagyobb lebegtetési sebesség ellenére is – igen nagy tartózkodási időigény, így tűztérmagasság adódna. Ennek elkerülésére a maximális tartózkodási időt az elfogadható pernyeéghető-veszteség figyelembevételével határozzák meg, azaz a tűztér csak egy adott szemcseméret alatt biztosít a teljes égéshez elméletileg elégséges tartózkodási időt.
A szénszemcsék égésidejére a Deutsche Babcock Werke AG-től [2.54] származó adatok alapján a 2.71. ábra mutat példát. Az ábrán szereplő értékek 850 °C közepes hőmérséklet és 7% O2-tartalom (λ ≈ 1,5) figyelembevételével adják meg az égésidőt barnaszénre (lignitre) és kőszénre. Megfigyelhető, hogy a szokásos, mintegy 2,5–3 másodperces tartózkodási időhöz az égési veszteség minimalizálására a maximális szemcseméret barnaszénnél nem lehet nagyobb 160–200 μ-nál. Kőszénnél ugyanekkora tartózkodási időhöz 20 μ-nál kisebb szemcseméret kellene. A gyakorlatban a tűztérhőmérséklet nagyobb (ez az előbbi képlet alapján csökkenti az égési időt), másrészt kőszeneknél növelhető a tartózkodási idő.
 
2.71. ábra. Szénszemcsék égésideje [2.54]
 
A lángméretekre vonatkozóan megbízható összefüggéseket csak olajlángokra adnak meg. Gőzporlasztású olajégőre az = 0,5–3,5 t/h teljesítménytartományban [2.45]:
A lánghosszúság [m]:
 
(2.28)
 
Az égők minimális távolsága egymástól, vízszintes, függőleges irányban [m]:
 
(2.29)
 
Az égők minimális, faltól mért távolsága [m]:
 
(2.30)
 
Saacke-gyártmányú forgóserleges olajégőre, gázégőre ([2.16], D-E 301 munkalapja alapján) = 1–50 MW tüzelésiteljesítmény-tartományban:
A minimális lánghosszúság (rövid láng) [m]:
 
(2.31)
 
A maximális lánghosszúság (hosszú láng) [m]:
 
(2.32)
 
A lángátmérő (minimális lánghosszúságú) rövid lángnál [m]:
 
(2.33)
 
A lángátmérő (maximális lánghosszúságú) hosszú lángnál [m]:
 
(2.34)
 
A tűztér hosszának és szélességének az előbbi képletekből kiadódó értéknél 0,5 m-rel nagyobbnak kell lenni. Különféle olajégőkre az =500–10000 kg/h teljesítménytartományban [5]:
A lánghosszúság [m]:
 
(2.35)
 
A lángátmérő [m]:
 
(2.36)
 
Gáz esetében a „vermischt verbrannt”1 megfigyelés alapján elsősorban a keverési idő határozza meg az égési időtartamot. Ez általában kisebb a hasonló teljesítményű olajégők olajködének párolgási, kiégési idejénél, így gyártói adatok hiányában perdületes, diffúziós gázégőknél a lángméretek a hasonló teljesítményű olajégők lángméreteivel azonosnak vehetők.
 
Fajlagos terhelések:A tűzterek jellemzésére a gyakorlatban három összehasonlító, átlagos terhelés terjedt el:
  • Fajlagos térfogati hőterhelés [kW/m3], amely az egységnyi () tűztértérfogatra jutó () tűztérbe bevezetett hőmennyiség:
 
(2.37)
 
  • Fajlagos keresztmetszeti hőterhelés [kW/m2], amely az egységnyi () tűztértér-keresztmetszetre jutó () tűztérbe bevezetett hőmennyiség:
 
(2.38)
 
  • Fajlagos felületi hőterhelés [kW/m2], amely az egységnyi () tűztértér-felületen átadott () hőmennyiség:
 
(2.39)
 
Szénportüzelésű kazánoknál szokásos még a fajlagos égőöv-terhelés [kW/m2] használata is, amely az égőöv egységnyi (() tűztérkerület () égőövmagasság – () égők által elfoglalt terület) felületére jutó () tűztérbe bevezetett hőmennyiség:
 
(2.40)
 
A tűztérben hasznosított és a tűztérbe bevezetett hőmennyiség arányát − amely a tűztérkilépő és az elméleti égési hőmérséklet hányadosával ( dimenzió nélküli tűztérkilépő hőmérséklettel) is kifejezhető – kiszámítva, és a felületet, valamint a térfogatot téglatest (élhosszúságú), illetve kocka alakú (élhosszúságú) tűztér fő méreteivel is felírva
 
(2.41)
 
látható, hogy a tűztérkilépő hőmérséklet változatlansága esetén a kazán teljesítményének növelésével a fajlagos térfogati hőterhelést csökkenteni kell, mivel a arány (melynek reciprokát a gyakorlatban formatényezőnek nevezik) a méret növelésével arányosan növekszik. Ebből adódik, hogy míg kisebb teljesítményű kazánoknál az égés intenzitására jellemző, addig nagyobb teljesítményű kazánoknál inkább a beépített térfogatra.
A keresztmetszeti hőterhelés a láng stabilitását, a láng hosszát, széntüzeléseknél az elsalakosodás, a magas hőmérsékletű korrózió mértékét, nagy hamutartalom esetén az utófűtőfelületek kopását jellemzi. A kazánteljesítménnyel általában növekszik. A felületi hőterhelés a tűztéri hőátadás (lángsugárzás, konvekció) jóságára, így a tűztér tisztaságára (elsalakosodására) is jellemző.
Az erőművi berendezésekre szokásos térfogati, keresztmetszeti hőterhelések a gyakorlatban megvalósított berendezések adataiból következtetve , illetve alakú összefüggésekből számíthatók [2.49]. A tényleges értékek a képletekből adódó fajlagos terhelésekhez viszonyítva mintegy ±10%-os tartományon belül voltak. A képletekbe értékét 100 MW-ban kell helyettesíteni, az eredmények MW/m3-ben, illetve MW/m2-ben adódnak. A 2.5. táblázat irodalmi adatok ([2.50] 5.85. ábrája, illetve [1] 4.211. ábrája) alapján a barnaszén-, kőszén-, olajtüzelésre is tartalmaz közelítő állandókat.
 
2.5. táblázat
 
számításához
számításához
Jellemző értékek
MW/m3
MW/m2
Lignittüzelés
0,295
–0,4
2,59
0,2
0,1–0,2
1,1–1,2
Barnaszéntüzelés
0,230
–0,4
2,26
0,4
0,1–0,2
1,1–1,2
Kőszéntüzelés
0,306
–0,3
2,67
0,4
0,1–0,2
1,5–1,8
Olajtüzelés
0,544
–0,2
3,80
0,35
0,2–0,3
 
 
Az előbbiekkel szemben Želkowski [2.52] kőszéntüzelésű kazánokra, a 1200–2100 MW tüzelési teljesítmény tartományában lineáris összefüggéseket mutat be. Néhány más berendezésre a következő térfogati hőterhelések figyelhetők meg (MW/m3) [3]:
 
Salakolvasztó-tüzelés függőleges ciklonban
0,5–1,0
Salakolvasztó-tüzelés vízszintes ciklonban
3,0–5,0
Olajtüzelés
0,2–2,0
Gáztüzelés
0,2–10
Gázturbina-égőtér
10
Belső égésű motor
6–30
Sugárhajtómű
18–40
Rakétahajtómű
60
Nyomott vizes reaktorok
90
Gyorsreaktorok
285
 
A fajlagos felületi hőterhelés átlagértékére erőműi kazánoknál barnaszéntüzelés esetén 100 kW/m2, kőszéntüzelés esetén 140 kW/m2, olaj-, gáztüzelés esetén 180–200 kW/m2 szokásos.
 
Tűztérkilépő hőmérséklet:A tűzterek gyakorlati méretezése a megfelelő kiégéshez szükséges keresztmetszet, hosszúság, tartózkodási időtartam mellett a tűztérkilépő hőmérséklet számításával történik. A tűztérből távozó égéstermékek hőmérsékletének meghatározása a tűztér hőmérlege alapján lehetséges: A tűztérbe bevezetett hőmennyiség megegyezik a tűztérben hősugárzással leadott és az onnan távozó égéstermékek hőmennyiségének összegével (a konvektív hőátadás a hősugárzás mellett besugárzott tűztereknél általában elhanyagolható, így külön2 általában nem számítjuk, de minden olyan esetben, amikor részaránya néhány százaléknál nagyobb, indokolt figyelembe venni):
 
(2.42)
 
Behelyettesítve (a salak fizikai hőjével távozó hőmennyiséget elhanyagolva):
 
(2.43)
 
2.72. ábra. Hőmérsékletek a tűztérben
 
A bevezetett hőmennyiséget az elméleti égési hőmérséklettel felírva és a vonatkoztatási hőmérsékletet tartalmazó tagokkal egyszerűsítve:
 
(2.44)
 
Az előbbi összefüggésekben:
az elégett tüzelőanyag tömegárama [kg/s],
a tüzelőanyag vonatkoztatási hőmérsékletre számított fűtőértéke [kJ/kg],
salak-, pernyeéghető-veszteség, (1.12),
elégetlen gázok okozta veszteség, (1.13),
a tüzelőanyag előmelegítésből adódó entalpianövekedés (általában csak olaj tüzelőanyagoknál) [kJ/kg],
fajlagos porlasztógőz-mennyiség (csak olajtüzelésnél) [kg/kg],
a porlasztógőz vonatkoztatási hőmérsékletre számított entalpiája [kJ/kg],
elégetlen tüzelőanyag-áram aránya, (1.9), [kg/kg],
fajlagos elméleti levegőszükséglet [kg/kg],
fajlagos elméleti füstgázmennyiség [kg/kg],
a levegő közepes fajhője [kJ/kgK],
a füstgáz közepes fajhője [kJ/kgK],
a láng közepes hőmérséklete [K],
a tűztérfal közepes hőmérséklete [K],
 
 
(2.45)
 
tűztérkilépő hőmérséklet [°C],
a tűztérbe bevezetett (előmelegített és előmelegítés nélküli) levegő átlagos hőmérséklete [°C],
a vonatkoztatási hőmérséklet [°C],
a tűztér eredő emissziós tényezője,
Stefan–Boltzmann-állandó, a fekete test sugárzási tényezője, [W/m2K–4],
a tűztér hatásos felülete [m2].
 
Átrendezve:
 
(2.44/a)
 
Bevezetve a tűztéri hőátadásra jellemző, dimenzió nélküli Boltzmann- (eredetileg Konakov-) számot:
 
(2.46)
 
ahol
az elméleti füstgázhőmérséklethez tartozó fajlagos füstgázentalpia [kJ/kgK],
a tűztérkilépő füstgázhőmérséklethez tartozó fajlagos füstgázentalpia [kJ/kgK].
 
Az előbbi, (2.44/a) egyenletet átrendezve, -nel végigosztva:
 
(2.47)
 
Figyelembe véve, hogy a tűztérfal (350–400 °C) hőmérsékletének negyedik hatványa az (1300–1900 °C) elméleti égési hőmérséklet negyedik hatványához viszonyítva elhanyagolható, továbbá a lánghőmérsékletet az elméleti égési hőmérséklet és a tűztérkilépő hőmérséklet mértani középarányosával () helyettesítve:
 
(2.47/a)
 
Átrendezve és a segédváltozót bevezetve
 
(2.48)
 
amelyből (csak a gyakorlatban szóba jöhető megoldást figyelembe véve):
 
(2.49)
 
Az előbbi, elméletileg a becslésénél durva közelítéssel levezetett összefüggés helyett nagyon sok berendezésen elvégzett mérés alapján [2.47] Gurvics után a
 
(2.50)
 
kifejezés használatát javasolja, ahol a láng tűztérbeli elhelyezkedését figyelembe vevő tényező. A láng (mint körbezárt test) – falazat rendszerre az eredő emissziós tényező [2.48]:
 
(2.51)
 
ahol
a láng eredő emissziós tényezője,
a falazat eredő emissziós tényezője,
a láng sugárzó felülete [m2],
a lángot körülvevő falazat sugárzó felülete [m2].
Az egyes tényezők, felületek meghatározásának részleteit az 5.5. fejezet ismerteti.
 
Megengedhető tűztérkilépő hőmérséklet: Mint a fejezet bevezetőjében jeleztük, a füstgázok lehűtésénél a következő felületek elszennyeződésének, károsodásának megelőzésére is tekintettel kell lenni. Az elrakódás veszélye biomassza-, szénportüzelések esetén a legnagyobb, amikor a füstgázzal utazó, megolvadt, ragadóképes szemcsék a fűtőfelületeknek ütközve gyorsan lehűlnek, és a felületre tapadnak. Ebből adódik, hogy a tűztérkilépő hőmérsékletnek a tüzelőanyag hamujának ragadóssági hőmérsékleténél alacsonyabbnak kell lenni. A gyakorlatban nehézséget jelent, hogy egyrészt a távozó füstgáz hőmérséklet-eloszlása az üzemben lévő égők számától, elhelyezkedésétől függően is nagyon egyenlőtlen, másrészt a kazánokban, különösen biomassza-, kőszéntüzelés esetén, különféle, eltérő salakolvadási tulajdonságokkal rendelkező tüzelőanyagféleségeket kell eltüzelni, így a mértékadó (biztosítandó) tűztérkilépő hőmérsékletet nagy körültekintéssel kell meghatározni. Nagyvonalúan felvethető, hogy kellően alacsony értéket felvéve bizonyosan jól lehűlnek majd a füstgázok. Figyelembe kell azonban venni, hogy ez esetben jóval nagyobb tűztér-, állványzat- stb. méretek adódnak, amelyek jelentősen megdrágíthatják (és adott esetben versenyképtelenné tehetik) a konstrukciót. Ökölszabályként a salakragadóssági hőmérsékletnél 20–50 °C-kal kisebb tűztérkilépő hőmérséklet választása, a felületek rendszeres tisztításával, már elfogadható üzemviszonyokat eredményez. Miután az egyenlőtlenség a kazán méreteivel növekszik, (1000 MW teljesítményű blokk kazánjánál) akár a 100 °C-t is meghaladhatja, részletes vizsgálatoknál véges elemes számítások különféle üzemállapotokra való elvégzése is indokolt.
Mint arra utaltunk, a dimenzió nélküli tűztérkilépő hőmérséklet, a fajlagos terhelések és a tűztér geometriája között egyértelmű összefüggés van:
 
(2.52)
 
Így a betartandó tűztérkilépő hőmérséklet, kazánteljesítmény, valamint a gyakorlatban szokásos fajlagos terhelések figyelembevételével a tűztér fő méretei meghatározhatók.
 
Salakosodás, vízlándzsázás: Az égésfolyamat során a tüzelőanyagok hamutartalma olvadt állapotba kerül. Ennek következtében a tűztérfalaknak, a tűztérbe vagy afölé lógatott felületeknek ütközhetnek, gyorsan lehűlnek, a felületre tapadnak (6.3. fejezet). Idővel újabb szemcsék ráolvadásával vastag salakréteg alakulhat ki, amely hőszigeteli a falazatot, csökkenti a tűztéri hőleadást, növeli a tűztérkilépő hőmérsékletet, megkönnyítve további fűtőfelületek elsalakosodását. A folyamat idővel a kazán teljesítményének csökkenéséhez, a szavatolt paraméterek tarthatatlanságához vezethet. A nagy tömegű salaktömbök tűztéren belüli, nagy magasságból történő leszakadása a tűztértölcsér, a salakeltávolító berendezések, az alátámasztó szerkezetek esetleges, súlyos meghibásodását is előidézheti. Ezért a salakosodást meg kell előzni, a mégis kialakuló – súlyosabb zavart még nem okozó – salaklerakódásokat rendszeresen el kell távolítani. A megelőzést a szemcsék tűztérfalnak történő ütközésének megakadályozása szolgálná, amely a nagy hőmérsékletű égéstermékek fal melletti recirkulációjának minimalizálásával, falazat menti összefüggő levegőfüggöny fenntartásával lehetséges. Ezek azonban a salakosodást csak részben tudják befolyásolni.
A salaklerakódások elhelyezkedése, vastagsága üzem közben a tüzelési teljesítménnyel, égők üzembevételével, leállításával változik. Részbeni leválásukhoz a fűtőfelületek nyomásváltozás hatására bekövetkező alakváltozása is hozzájárulhat, így kisebb-nagyobb darabok rendszeres leválásával számolni kell, a tűztértölcséreket ennek megfelelően kell méretezni. Ezek a leválások azonban elégtelenek a kazántűzterek elvárt hőfelvételének szavatolására, ezért a tűztéri hőfelvevő felületek rendszeres, üzem közbeni tisztításáról gondoskodni kell. Erre a célra leggyakrabban a felületek időszakos vízlándzsázását alkalmazzák. A hatásmechanizmus azon alapul, hogy a telítésinél kisebb hőmérsékletű víz a nagy hőmérsékletű salak felületét gyorsan lehűti, ezzel nagy hőfeszültséget idéz elő a salakrétegben, amely megreped, részben vagy teljes vastagságban leválik. A vízlándzsázásra két, egymástól eltérő megoldást alkalmaznak:
  • A tűztérfelület tisztítása az égéstermékeken keresztül, a szemközti falon bevezetett vízlándzsával történik, amelynek sugarát a tisztítandó felületen vízszintes vagy függőleges irányban, a kellő tisztítóhatás eléréséhez szükséges osztástávolsággal vezetik végig (6.24. ábra (a)).
  • A tűztérfelület tisztítása a tűztérbe fokozatosan benyúló, körben forgó vízlándzsával történik, amely a befelé (és kifelé) történő, valamint a körmozgás hatására a tisztítandó felületet spirál vonal mentén hűti le (6.24. ábra (b)).
 
Az előbbi megoldásnál kevesebb vízlándzsára van szükség, az utóbbinál a vízlándzsákat a hatókörnek megfelelő távolságokban kell elhelyezni a tisztítandó felületen.
 
Hőterhelés-eloszlás: A láng hossza (a tűztér magassága) mentén az égés nagyon egyenlőtlen, így az előbbiekben bevezetett fajlagos térfogati, fűtőfelületi hőterhelések csak átlagértéket jelentenek. Helyileg mind a felületi, mind az egyéb hőterhelések az égés intenzitásától és a ballasztanyag-tartalomtól függnek. A tényleges értékek meghatározására csak mérésekkel van lehetőség (8.2. fejezet), ugyanis a különféle háromdimenziós, véges elemes modellek is csak közelítő értékeket adnak. Ennek ellenére a kazántervezők a berendezések méretezéséhez megkísérelnek egyszerű összefüggéseket levezetni, amelyek legalább a bonyolult folyamatok hatásának valószínűsítését lehetővé teszik.
A térfogati hőterhelés tűztérhossz menti változására példaként egy, már Ledinegg által [7] ismertetett levezetést (2.73. ábra) mutatunk be.
 
2.73. ábra. Térfogati hőterhelés változása a lángút mentén
 
Feltételezések:
  • az keresztmetszetű, hosszúságú tűztérben a szemcsék cátl átlagos sebességgel haladnak végig,
  • az kiinduló sugarú szemcse sugara égési idővel, így az átlagos sebességgel történő mozgás következtében a belépéstől mért távolsággal arányosan csökken (2.73. ábra, középső grafikon),
  • a szemcse kiégése a tűztér végéig teljesen és tökéletesen megtörténik.
Ezekkel:
 
(2.53)
 
Az tűztér-hosszúságnál a részecskék még:
 
(2.54)
 
tüzelési teljesítmény leadására képesek. Ezt a tűztérbe bevezetett tüzelési teljesítményhez viszonyítva, a lineáris méretváltozás, egyenletes sebesség figyelembevételével:
 
(2.55)
 
A helyi, hosszúságú térfogatelemre vonatkoztatott térfogati hőterhelést kiszámítva:
 
(2.56)
 
A képletből látható, hogy az = 0 helyen a „helyi” térfogati hőterhelés az átlagérték háromszorosa, mint azt a 2.73. ábra alsó részlete mutatja. A valóságban, polidiszperz szemcsehalmaz esetén, a kisebb méretű szemcsék gyorsabban elégnek, az illó égése is nagyon gyorsan megtörténhet, ezért elméletileg a maximális érték az átlagértéket sokkal jobban is meghaladhatja.
Doležal [2.51] a tényleges fajlagos felületi hőterhelés eloszlásának közelítésére javasol összefüggést:
 
(2.57)
 
ahol
állandók,
relatív lánghossz (),
közepes hőterhelés, amely a fajlagos felületi hőterhelés értékéből az alábbi képlettel számítható:
 
(2.58)
 
A fajlagos felületi hőterhelés az előbbi képlet átrendezésével számítható.
A maximális hőfluxus relatív helye:
 
(2.59)
 
A maximális hőfluxus nagysága:
 
(2.60)
 
A hőfluxus nagysága a tűztér kilépésénél:
 
(2.61)
 
A tűztérben egy adott relatív lánghosszúságig átadott hőmennyiség:
 
(2.62)
 
Az előbbi képletekből három, tetszőleges helyen lévő (például a számított átlagos, a tűztérkilépésnél és bárhol a tűztérben mért) hőterhelés alapján meghatározható , értéke, és ezek felhasználásával a fajlagos felületi hőterhelés eloszlása.
A gyakorlatban kialakuló fajlagos felületi hőterhelésekre ([2.55] alapján) a 2.74. ábra mutat példát, különféle tüzelőanyagokra és tüzelési módozatokra. Jól látható, hogy a legkisebb átlagértékek és a „legegyenletesebb” eloszlás a szénportüzeléseknél fordulnak elő, a legnagyobb helyi értékekre és a „legegyenlőtlenebb” eloszlásra olajtüzeléseknél lehet számítani. A salakolvasztó-tüzelések a szénportüzelésekhez viszonyítva lényegesen nagyobb hőterhelést eredményeznek.
 
2.74. ábra. A felületi hőterhelés eloszlása különféle tüzelőanyagokra, tüzelési módokra a tűztér magassága mentén [2.55]
 
A gyakorlatban az új, nagyobb teljesítményű vagy más tüzelőanyagra készülő berendezések fejlesztése a működő berendezések tapasztalatai alapján történik. A gyakorlatban a legnagyobb teljesítményű kazánok lignittüzelésre készülhetnek. A helyes tűztérméretek megválasztásához nyújthatnak segítséget a 2.75. ábrán a Mátrai 200-MW-os blokkoktól az 1000 MW-os Niederaussemi BoA lignittüzelésű blokkokig összefoglalt jellemző méretek.
 
2.75. ábra. Megvalósított lignittüzelésű kazánok tűztérméreteinek alakulása
 
Tűzterek lignittüzelésre: Nem szerepelnek az ábrán a Patnowi, illetve a 800 MW-os Schwarze Pumpe-i kazán adatai, amelyek közül az első a szokásokhoz képest lényegesen szűkebb (~–2 m), de jóval hosszabb (~+10 m) tűztérrel (azaz lényegesen nagyobb keresztmetszeti és kisebb térfogati hőterheléssel), a második 2424 m2 keresztmetszetű, 84 m magas (a szokásosnál lényegesen kisebb keresztmetszeti és térfogati hőterheléssel készült). Ezt a lényegesen eltérő ballasztanyag-tartalom, nagyobb fűtőérték, átlagostól eltérő salakosodási tulajdonságok magyarázhatják. Ez is felhívja a figyelmet, hogy a széntüzelésű kazánokat minden szénféleségre (erőműi kőszeneknél szénféleségtípusra) egyedileg kell kialakítani, igazítani.
 
2.76. ábra. 1000 MW-os BoA blokk-tűztér kialakítása, NOx-szegény tüzelés hatása a tűztérre [2.53]
 
További lényeges eltérést eredményez, hogy az említett, korábbi berendezések tervezésének idején az NOx-kibocsájtásra még nem voltak előírások, a tüzelőberendezés, a tűztér fő feladata a szilárd égési maradványok minimalizálása, a salaklerakódások elkerülése volt. Így az égés kellő levegőfelesleggel történt. Ezzel szemben jelenleg különös gondot kell fordítani a légszennyezés minimalizálására, így a jelenlegi konstrukcióknál a tüzelés levegőhiánnyal indul, a kezdeti lassabb égést hosszabb lángúttal (magasabb tűztérrel) egyenlítik ki (2.76. ábra).
 
Tűzterek rostélytüzeléshez:Rostélytüzelés esetén a tűztér és a rostély méreteinek meghatározásakor egymásnak részben ellentmondó követelményeket kell kielégíteni. A rostély típusát, hosszát, a kapcsolódó boltozatok kialakítását elsősorban a felhasznált tüzelőanyag határozza meg [2.170]. A tűztérnek a rostélyhoz szélességében illeszkedni kell, mélysége, magassága a hőleadás, korrózió megelőzése (minimalizálása), valamint az anyag és a gyártási költségek figyelembevételével optimalizálható.
 
2.6. táblázat [1], [2.2]
 
 
Fajlagos rostélyterhelés
[10–3 kg/m2s]
Fajlagos rostély- hőterhelés
[MW/m2]
Vándorrostély [1]
Kőszén (diószén)
45–55
1,16–1,50
Kőszén (borsószén)
30–40
0,81–1,05
Vándorrostély [2.2]
Barnaszén
36–56
0,47–1,50
Bolygató (előtoló, visszatoló) rostélyok [1]
Nyers barnaszén
95–125
0,81–1,05
Lignit
70–90
0,60–0,80
Bolygató rostély [2.2]
Lignit
83–111
0,93–1,16
Előtoló rostély [2.2]
Lignit, barnaszén
83–111
0,70–1,05
Visszatoló rostély [2.2]
Lignit (~6300 kJ/kg)
167–278
1,28–1,74
Lépcsős rostély [1]
Nyers barnaszén
70–90
0,55–0,60
Szóró tüzelés és alátoló rostély [1]
Kőszén
30–60
1,1–1,6
Alátoló rostély [2.2]
Gázdús kőszén
69–83
1,74–2,44
 
A rostélyok méreteinek meghatározására a fajlagos rostélyterhelés (a rostély egységnyi felületén, időegység alatt elégetett tüzelőanyag-mennyiség, [kg/m2s]) és a fajlagos rostély-hőterhelés (a rostély egységnyi felületén felszabaduló hőteljesítmény, [MW/m2]) figyelembevételével történik. Ezek különböző rostélytípusokhoz, szén tüzelőanyagokhoz tartozó, jellemző értéktartományait [1] és [2.2] alapján az előbbi, 2.6. táblázat mutatja. A megfelelő rostélytípus, rostélyméret kiválasztása a tüzelőanyag-minőség, ennek várható ingadozása alapján a különféle gyártók által kínált méretválasztékból történik.
A rostély melletti, illetve a boltozott részek általában tűzálló falazattal burkoltak, ez esetben a tűztérfal csőrendszere csak a légtömörség biztosításában, illetve esetenként a tűzálló falazat tartószerkezetének részeként játszik szerepet. Jó minőségű tüzelőanyagoknál a rostély két oldalán a tüzelőanyag falazathoz tapadásának megelőzésére az elgőzölögtető rendszerbe kapcsolt, négyszögletes profilú, oldalhűtő gerendákat kell alkalmazni. A további tűztérrész általában sugárzó térnek tekinthető, a membránfalas csőrendszer – burkolattal történő – védelmére csak korrozív égéstermékek (elsősorban válogatás nélküli háztartási hulladék vagy biomassza tüzelőanyag) esetén van szükség. A burkolatok ellenálló képességüktől függően fogynak, így rendszeres javításukra, pótlásukra lehet szükség.
 
2.77. ábra. Tűztérboltozatok kialakítása [1, 2.2]
 
Boltozatok: A tűztérbe vezetett tüzelőanyag kiszárítását, meggyújtását, valamint az éghető anyagok és az égési levegő jó átkeveredését a boltozatok segítik. A tüzelőanyagoktól függően nagyon sokféle boltozattípus alakult ki:
  • Nagy fűtőértékű, nehezen gyulladó, gázdús szenek (5.1. fejezet) esetén a 2.77. ábrán (a) vázolt, hosszan előrenyúló, a kigázosodott illót a láng felé terelő boltozat alkalmazása célszerű.
  • A hosszú ferde gyújtóboltozat (2.77. ábra (b)) nagyobb fűtőértékű, de egyúttal nagyobb nedvességtartalmú tüzelőanyagok gyorsabb kiszárítását segíti elő.
  • A hosszabb, lapos hátsó boltozat (2.77. ábra (c)) előretereli a forró füstgázokat, ezzel elősegíti a gyulladást, a levegő és az éghető anyagok jó átkeveredését, másrészt a megfelelő hőmérséklet fenntartásával a nehezen égő szénféleségek kiégését.
  • A ferde gyújtó- és terelőboltozatok együttes alkalmazása (2.77. ábra (d)) elsősorban gyenge minőségű, kis éghető illótartalmú, alacsony hamu-lágyuláspontú tüzelőanyagoknál célszerű. A ferde hátsó boltozat előretereli az égéstermékeket, de a rostélyon égő tüzelőanyagot nem árnyékolja le, így hőmérséklete a lágyuláspont alatt maradhat. A ferde boltozat előresugároz, és az első boltozattal együttesen elősegíti a tüzelőanyag száradását, gyulladását. Gyenge minőségű tüzelőanyagoknál az égési folyamat optimális irányítására a rostélyon aláfújt és a rostély hűtését is biztosító levegő mellett, a boltozatokon keresztül vagy azok felett nagy impulzusú szekunder levegőbevezetéseket is kialakíthatnak.
  • A nyitott tűzteret, rövid boltozatokat (2.77. ábra (e) gázdús, könnyen kiégő, nagy fűtőértékű szeneknél alkalmazzák, miután ezeknél a lángsugárzás önmagában elégséges a tüzelőanyag begyújtásához.
  • Az elöl, hátul hosszú boltozatok, leárnyékolt tűztér, előreterelt láng (2.77. ábra (f és g)) nagy nedvességtartalmú, gyenge minőségű, alacsony hamutartalmú tüzelőanyagok (például kommunális szemét) elégetéshez szükségesek. Ugyanakkor légszáraz biomassza eltüzeléséhez a 2.77. ábrán (e) vázolt megoldás szokásos, ~10–15 fok dőlésszöggel.
 
A rostélyokon a tüzelőanyag tartózkodási ideje 15 (nagy nedvesség- és illótartalmú, kis hamutartalmú biomasszák bolygató tüzelése) – 40 (nehezen kiégő, kis illótartalmú kőszenek tüzelése) perc. A nagyobb (~1,2–1,3) légfelesleg-tényezőből, gyengébb tüzelőanyag-minőségből adódóan a tűztérhőmérséklet lényegesen kisebb, mint szénportüzelés esetén. Az égési veszteség, a hosszabb tartózkodási idő, a nagyobb légfelesleg ellenére, 1–5 százalékponttal is nagyobb lehet a szénportüzelésekhez viszonyítva. A rostély alá fújt levegő hőmérséklete nem haladhatja meg a 170 °C-ot (speciális esetekben a 200 °C-ot). A kapcsolódó tűztér térfogati hőterhelése a 0,1–0,3 MW/m3, keresztmetszeti hőterhelése a 0,8–2,5 MW/m2 tartományban lehet.
 
Fluidtüzelések: A különféle fluidtüzelések esetén a tűztér induló keresztmetszetét a fluidizációs sebesség határozza meg, amely nyugvó (stacioner) ágyak esetén 1,5–2,5 m/s, cirkulációs fluidtüzelés esetén 3,5–7 m/s között van. A keresztmetszeti hőterhelés nyugvó ágynál 1–2 MW/m2, cirkulációs fluidtüzelésnél 4–6 MW/m2, utóbbi a hagyományos szénportüzelések nagyságrendjében szokásos. Az ágymagasság általában nem haladja meg az 1 m-t, cirkulációs fluidtüzeléseknél a 600–800 mm-t. Nyugvó ágyaknál 1,5–2 m is előfordulhat.
Cirkulációs fluidtüzeléseknél a bevezetett tüzelőanyag szemcsemérete 5–15 mm közötti; előkészítéséhez a malmoknál egyszerűbb törőberendezések (pl. kalapácsos törő) is elégségesek. Ugyanakkor elmarad az őrlőszárítás, így a barnaszenek, lignitek nagyobb nedvességtartalommal kerülnek bevezetésre a tűztérbe. A száradást elősegíti, hogy a tüzelőanyagot a ciklonból a tűztérbe visszavezetett forró ágyanyagba adagolják, így száradása már az adagolóvezetékben megkezdődik. A nagyobb méretű szemcsék kiégése lényegesen hosszabb tartózkodási időt igényel, melynek biztosítását a tűztér után ciklonnal vagy más módon leválasztott anyag tűztérbe történő többszöri visszavezetése segíti elő. A fluidtüzeléseknél szokásos ciklonok általában csak a 60–100 μ-nál nagyobb szemcséket választják le, a kisebbek a füstgázárammal továbbáramlanak, és a kazán után kerülnek leválasztásra, ahonnan rendszerint visszajuttatják a fluidágyba. Az előbbi, általános jellemzők mellett az egyes szabadalmasok eltérő megoldásokat alkalmaznak, amelyek a tüzelés és a hőleadás összehangolását célozzák:
  • Alapesetben, a tűztérben hőátadó felület csak a fluidágyban, illetve a határolófelületeken van. Ezek szokásos esetben elgőzölögtető felületek. A tüzelőtérben az ágy felett a porkoncentráció elérheti a 20 kg/m3 értéket. Ennek döntő része azonban nem tüzelőanyag, hanem inert anyag (homok, visszatartott hamu). Az ágymagasságban szélesedő tűztér lehetővé teszi, hogy a középen kialakuló felfelé történő főáramlás mellett a tűztér oldalfalainál lefelé irányuló recirkuláció jöjjön létre, és az elragadott nagyobb szemcsék visszahulljanak az ágyba. Az ágyanyag nagy koptatóhatása szükségessé teszi az ágyban lévő (úgynevezett merülő) és az ágyat határoló fűtőfelületek erózió elleni védelmét. Előbbi rendszerint a felületek páncélozásával, utóbbi tüskézett felületek tömedékelésével történik. A ciklon előtti közeghőmérséklet 800–900 °C. A hőmérséklet a fluidágyban is alacsony, 750–950 °C között van, így salakosodással, egyenletes keveredés esetén, nem kell számolni. Az égéstermékek ilyen hőmérsékletre történő lehűtése azonban nagyobb nyomásoknál, az elgőzölögtetési hőigény csökkenése miatt (1.2. ábra), már nem teszi lehetővé a szokásos gőzhőmérsékletek elérését.
  • Ennek elkerülésére – a Lurgi cég megoldása alapján – lehetőséget ad, ha a ciklonok után leválasztott, még éghető anyagot is tartalmazó anyagot egy külső, „segéd” fluidágyban a túlhevítő, újrahevítő vagy elgőzölögtető rendszerbe kapcsolt merülő fűtőfelülettel hűtik. A külső fluidágyból az ágyanyag visszafolyik a főágyba.
  • A tűztér felső részén a határolófelületet alkothatják túlhevítő felületek [2.57], illetve a közegáramba belógathatók Schott-túlhevítő, -újrahevítő felületek [2.58]. A belógatott fűtőfelületeket is védeni kell erózió ellen páncélozással vagy szuper-ómega-csövek (2.64. ábra) alkalmazásával.
  • A – Deutsche Babcock cég által kidolgozott – CIRKOFLUID eljárásnál [2.54] nagyobb tűztér- keresztmetszetet, az ágyban 4 m/s sebességet, az égési levegő 40%-ának szekunder levegőként történő bevezetését, kisebb (3,5–5 m/s) tűztérbeli áramlási sebességet, ezzel kisebb 1–2 kg/Nm3 porkoncentrációt alkalmaznak. A megoldással a durva szemcsékből nyugvó, a kisebbekből cirkulációs fluidrendszer jön létre. A kisebb sebesség miatt a nagyobb szemcsék a stacioner ágyban maradnak, és csak a kisebbek lépnek ki az ágyból, de ezek tűztéri tartózkodási ideje is eléri az 5 másodpercet. A 2.78. ábrából, amely egy 17,5 m magas tűztérre jellemző kiégési és tartózkodási időket mutatja, megfigyelhető, hogy a kiégés érdekében csak a 40 μ-nál nagyobb kőszénszemcsék visszakeringtetésére van szükség. Az így lecsökkent koptatóhatás mellett a tűztér felső részén is elhelyeznek konvektív fűtőfelületeket, amelyekkel a 750–850 °C-os áramló közeget a ciklon előtt 350–450 °C-ra hűtik le. A ciklonon keresztül keringő hamumennyiség még ennél a megoldásnál is a beadagolt szénmennyiség 10–20-szorosa. Indulásnál a rétegvastagság elérheti a 2 m-t is. Az ábrából az is megállapítható, hogy a 300 °C-ra visszahűlt ágy késedelem nélkül újragyújtható.
 
2.78. ábra. Tartózkodási idő, kiégés CIRKOFLUID tűztérben [2.54]
1 Szó szerinti fordításban: összekeveredett-elégett
2 A gyakorlatban alkalmazott, üzemi mérések alapján kidolgozott, az 5.5. fejezetben részletesen is ismertetendő tűztérszámítási eljárásoknál a konvektív hőátadás hatása is figyelembevételre kerül, hiszen a számítási eljárást megalapozó, mért kilépő füstgázhőmérsékletet a tényleges sugárzásos és konvektív hőátadás együttesen határozta meg.

Kazánok

Tartalomjegyzék


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

Kivonat
fullscreenclose
printsave