MeRSZ online
okoskönyvtár
Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.
Kazánok
2., javított kiadás
6.2. Levegőellátás, légtechnikai számítások
Levegőellátás: A kazánok levegőellátásának kialakítása elsősorban a kazán konstrukciójától függ. Alapvetően háromféle megoldást alkalmaznak:
-
Füstgázelszívás természetes huzattal vagy füstgázelszívó ventilátorral (6.15. ábra). A gyakorlatban atmoszférikus tüzelésnek nevezett megoldásmódnál a kazán tűzterében, füstgázjárataiban a nyomás kisebb a légköri nyomásnál. Elsősorban akkor kell alkalmazni, ha a berendezés falazatrendszere nem elég tömör, és meg kell akadályozni, hogy a kazánház légterébe égéstermékek áramoljanak ki. Ugyanakkor a tömörtelen falazaton hamis levegő áramolhat be, amely rontja a kazán hatásfokát, ezért a tűztéri huzat (, [N/m2]) nagysága a néhány Pa értéket nem haladhatja meg. A természetes huzattal üzemelő atmoszférikus tüzelés alkalmazhatósága függ a tüzelőberendezéstől is: csak a kis nyomáskülönbség által lehetővé tett kis égési levegőáramlási sebességek esetén is megfelelően kiégethető tüzelőanyagok (gázok, könnyen párolgó tüzelőolaj, rostélyon égő szén, biomassza stb.) esetén képzelhető el. Füstgázelszívó ventilátorral tetszőleges kazánellenállás esetén alkalmazható.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_4512/#m713kaz_4512 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_4512/#m713kaz_4512)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_4512/#m713kaz_4512)
6.15. ábra. Atmoszférikus tüzelés
A jelölések értelmezése: 6.3. táblázat
-
Füstgázelszívás természetes huzattal, levegőbevezetés aláfúvó (kisebb berendezéseknél égőbe épített) ventilátorral (6.16. ábra). A kazán tűzterében, füstjárataiban túlnyomás alakulhat ki. Amennyiben a nyomás a kazán teljes hossza mentén nagyobb a légköri nyomásnál, hamislevegő-betöréssel nem kell számolni. Csak megfelelően tömör falazat, szerkezeti kialakítás esetén alkalmazható.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_4516/#m713kaz_4516 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_4516/#m713kaz_4516)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_4516/#m713kaz_4516)
6.16. ábra. Túlnyomásos tüzelés
-
Nagyobb teljesítményű ipari, erőművi kazánoknál mind levegő-aláfúvó, mind füstgázelszívó ventilátort alkalmaznak (6.17. ábra). A ventilátorok szállítómagasságának megválasztásával elérhető, hogy a tűztéri nyomás kisebb legyen a légköri nyomásnál (közvetlen befúvású szénelőkészítő rendszerrel épített szénportüzelésű kazánok) vagy a tűztérben túlnyomás alakuljon ki. A tüzeléstechnikában megismert előnyök miatt túlnyomásos tüzelést célszerű alkalmazni.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_4519/#m713kaz_4519 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_4519/#m713kaz_4519)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_4519/#m713kaz_4519)
6.17. ábra. Levegő-aláfúvó és füstgázelszívó ventilátorok együttes alkalmazása
Az egyes szakaszok nyomásveszteségének meghatározása számítással vagy a kazánhoz beépített berendezések gyártóinak, szállítóinak adatai alapján történik. A nyomáslefutást bemutató 6.17. ábrán, illetve a jelölések értelmezését elősegítő 6.3. táblázatban az esetlegesen beépített nitrogén-oxid-mentesítő (DENOX), kénleválasztó (DESOX) berendezéseket nem tüntettük fel. Alkalmazásuk esetén ezek nyomásveszteségét is figyelembe kell venni. Hasonlóan majd − a kereskedelmi érettséget követően alkalmazható – szén-dioxid-leválasztó (CCS) berendezéseket is illeszteni kell a kazánhoz.
6.3. táblázat
|
Jel
|
Szakasz megnevezése
|
Jelölés
|
Meghatározás
|
|
a
|
Szívóvezeték a kaloriferig
|
Számítandó
|
|
|
b
|
Szívó hangtompító, kalorifer
|
Gyártó adatai alapján
|
|
|
c
|
Kalorifertől az aláfúvó ventilátorig
|
Számítandó
|
|
|
d
|
Ventilátortól a léghevítőig
|
Számítandó
|
|
|
e
|
Léghevítő levegőoldal
|
Számítandó
|
|
|
f
|
Léghevítőtől égőig
|
Számítandó vagy gyártó adatai alapján
|
|
|
g
|
Tűztér
|
Számítandó
|
|
|
h
|
Fűtőfelületek
|
Számítandó
|
|
|
i
|
Füstgázcsonktól léghevítőig
|
Számítandó
|
|
|
j
|
Léghevítő füstgázoldal
|
Számítandó vagy gyártó adatai alapján
|
|
|
k
|
Léghevítőtől pernyeleválasztóig
|
Számítandó
|
|
|
l
|
Pernyeleválasztó
|
Gyártó adatai alapján
|
|
|
m
|
Pernyeleválasztótól elszívó ventilátorig
|
Számítandó
|
|
|
n
|
Elszívó ventilátortól kéményig
|
Számítandó
|
|
|
o
|
Kémény
|
Számítandó vagy tervező adatai alapján
|
|
|
r
|
Rókatorok
|
Számítandó
|
|
|
A
|
Aláfúvó ventilátor
|
Számítandó, kiválasztandó
|
|
|
T
|
Égő (tüzelőberendezés)
|
Számítandó vagy gyártó adatai alapján
|
|
|
E
|
Füstgázelszívó ventilátor
|
Számítandó, kiválasztandó
|
A nyomáslefutásokat bemutató ábrák, illetve a 6.3. táblázat alapján a levegő-aláfúvó ventilátor szállítómagassága
a szívó hangtompító, a kalorifer, a léghevítő, a tüzelőberendezés, a levegőcsatornák ellenállásától és az elérni kívánt tűztéri nyomástól függ. A füstgázelszívó ventilátornál a tűztéri nyomás és a tűztér, a füstjáratok, a füstgázcsatornák, a léghevítő, az esetleges pernyeleválasztó, a DENOX, DESOX ellenállása mellett a kémény hatását () is figyelembe kell venni:
A 6.15. ábrán, 6.16. ábrán, 6.17. ábrán a tűztérre (g szakasz) a nyomáslefutást csökkenő vonallal adtuk meg. A tűztér végén, az égősíkhoz viszonyítva, a tűztér magasságától függően, a kéményhatás következtében, a gyakorlatban a nyomás növekedhet is (lásd a 6.19. ábrát és a kapcsolódó magyarázatot)).
Nyomásveszteségek: Az egyes szakaszok nyomásvesztesége a 3.4.1. fejezetben levezetett, súrlódási, geodetikus, gyorsítási nyomáskülönbséget összegző képlet
alapján számítható. A gyakorlati alkalmazás során a képlet egyszerűsíthető: a belépő- és kilépő-keresztmetszet közötti magasságkülönbség és sűrűségváltozás hiányában a geodetikus nyomáskülönbség, a sűrűség-, sebességváltozás hiányában a gyorsítási nyomáskülönbség elhagyható. A szokásos formában felírva, a keresztmetszet-változásoknál az esetleges gyorsítási, lassítási nyomáskülönbséget veszteségtényezővel [6.24] figyelembe véve, az elemi szakasz nyomásvesztesége:
ahol
|
csősúrlódási tényező,
|
|
|
szakasz hossza [m],
|
|
|
egyenértékű átmérő [m],
|
|
|
csőköteg, helyi ellenállás, irányelterelés, elágazás, becsatlakozás veszteségtényezője,
|
|
|
keresztmetszet-változás veszteségtényezője,
|
|
|
átlagos tömegáram-sűrűség [kg/m2s],
|
|
|
tömegáram-sűrűség a (keresztmetszet-változás miatti) gyorsítás, lassítás vonatkoztatási keresztmetszetében [kg/m2s],
|
|
|
átlagos sűrűség [kg/m3],
|
|
|
sűrűség a gyorsítás, lassítás vonatkoztatási keresztmetszetében [kg/m3],
|
|
|
környezeti levegő sűrűsége [kg/m3],
|
|
|
magasságkülönbség a szakasz kezdő- és végpontja között [m].
|
Amennyiben a csőkötegekben a hőmérséklet-csökkenés miatt a közeg sűrűsége, sebessége változik, az ebből adódó impulzusváltozást is figyelembe kell venni [6.23]:
ahol
Nyomásveszteség csőkötegekben: A csőkötegeken keletkező [N/m2] nyomásveszteség számításánál az egy csősorra, kísérletekkel, meghatározott áramlási veszteségből kell kiindulni [6.23]. A számításnál figyelembe kell venni, hogy a vizsgálatok általában tiszta, lerakódásmentes csövekkel történnek, amelyekhez viszonyítva a lerakódások következtében csökken az áramlási keresztmetszet, megváltozik a cső érdessége, profilja. Ezek nyomásveszteségre gyakorolt hatását egy, a tiszta csőre vonatkozó veszteséget növelő (hasonló csőosztással épített, azonos, hasonló tüzelőanyaggal működő kazánon szerzett) gyakorlati tapasztalatok alapján becsült korrekciós tényezővel veszik figyelembe. Ezzel:
ahol a (6.22) képlet jelölésein túlmenően:
|
a fűtőfelület tisztaságától függő tényező (6.7. táblázat),
|
|
|
a csősor veszteségtényezője, (6.25),
|
|
|
a csősorok száma, illetve amennyiben a legszűkebb keresztmetszet eltolt csőosztásnál átlósan található, a csősorok számánál eggyel kevesebb,
|
|
|
az átlagos tömegáram-sűrűség a legszűkebb keresztmetszetben [kg/m2s].
|
az 1 < < 3105 és ≥ 5 tartományban rendelkezésre álló mérési eredmények alapján kidolgozott kifejezéssel számítható. Az egyes tényezők, illetve a kitevő értelmezését, számítási összefüggéseit, soros és eltolt csőosztásra a 6.4. táblázat tartalmazza. A táblázatban a csőosztások jelölése azonos az 5.25. ábrán vázolt jelölésekkel. Az izotermikustól eltérő áramlás hatását figyelembe vevő és korrekciós tényezők képleteiben a viszkozitás a közepes falhőmérsékletre számított értéket jelöli. A (6.25) kifejezésben az első tag a lamináris áramlás, a második tag a turbulens áramlás hatását veszi figyelembe. Amennyiben < 10, a második (turbulens) tag elhagyható. A 104 < <3105 tartományban csak a második tagot kell figyelembe venni. Ebben a tartományban az tényező értéke gyakorlatilag eggyel egyenlő.
6.4. táblázat [6.23]
|
|
Soros csőosztás
|
Eltolt (sakktáblás) csőosztás
|
|
esetén
esetén
ahol
|
||
|
|
esetén
egyébként
|
|
|
|
|
|
Veszteségtényező bordás csövekre: Bordás csövek esetén a (6.24) képletben a veszteségtényezőt a 6.5. táblázatban [6.23] megadott összefüggésekkel számított, mintegy ±15% pontosságú értékekkel kell figyelembe venni. < 5 esetén a képletekből számított veszteségtényezőket a 6.6. táblázatbeli korrekciós tényezőkkel növelni kell.
6.6. táblázat [6.23]
|
Soros
csőosztás
|
Eltolt (sakktáblás)
csőosztás
|
|
|
1
|
1 ,5 |
2 ,2 |
|
2
|
1 ,25 |
1 ,5 |
|
3
|
1 ,1 |
1 ,15 |
|
4
|
1 ,02 |
1 ,025 |
Nyomásveszteség regeneratív léghevítőkben: A regeneratív léghevítők levegő-, illetve füstgázoldali ellenállását a lemezbetétek típusa, a fűtőfelületek magassága mellett a bevezető csatornák kialakítása is befolyásolja. Ugyanis a levegő- és füstgázcsatornák keresztmetszete kisebb a levegő-, illetve a füstgázszektor keresztmetszeténél, és a bővülő csatornákban kialakuló áramlási egyenlőtlenség egyenlőtlen közegáram-eloszlást eredményez a fűtőfelületekben. Az egyenlőtlenséget egy = 0,77–0,90 nagyságú keresztmetszet-csökkenési tényezővel javasolják figyelembe venni [6.27]. Így a nyomásveszteség meghatározása a hőmérséklet-változás miatti gyorsulásból, lassulásból adódó nyomásváltozást is figyelembe véve, a
képlettel lehetséges, ahol
|
az áramló közeg tömegáram-sűrűsége [kg/m2s], számítása a kifejezéssel történhet, ahol az tömegáram helyébe az 5.12. ábra szerinti jelölések figyelembevételével füstgázoldalon az , levegőoldalon az értéket, az térrész-arány helyébe a füstgáz-, illetve levegőoldali térrész arányát kell behelyettesíteni,
|
|||
|
a beépített elemtípustól függő porozitási tényező,
|
|||
|
keresztmetszet-csökkenési tényező,
|
|||
|
a beépített elemtípusra jellemző hidraulikus átmérő [m],
|
|||
|
az áramló közeg (levegő vagy füstgáz) közepes sűrűsége [kg/m3],
|
|||
|
a levegő vagy a füstgáz sűrűsége a fűtőfelületből történő kilépésnél [kg/m3],
|
|||
|
a levegő vagy a füstgáz sűrűsége a fűtőfelületbe történő belépésnél [kg/m3],
|
|||
|
az egymás feletti rétegek száma,
|
|||
|
nyomásveszteségi tényező, az összefüggésben
|
|||
|
|
a beépített elemtípusra jellemző, Reynolds-számtól függő állandó, a gyártók adatai alapján (például 5.33. táblázat),
|
||
|
|
az áramló közeg dinamikus viszkozitása [kg/ms], más forrás hiányában az (5.185) képlettel számítható.
|
||
Az elpiszkolódás hatása: Már utaltunk arra, hogy a lerakódások következtében csökken az áramlási keresztmetszet, megváltozik a csövek érdessége, profilja, emiatt növekszik a fűtőfelületek, füstcsatornák ellenállása, amelyet az fűtőfelület tisztaságától függő tényezővel lehet figyelembe venni. A VDI- Wärmeatlas szerint a csőkötegekben tiszta felületek esetén = 1,0; szennyeződött felületek esetén elérheti az = 1,25 értéket [6.23]. Más típusú fűtőfelületekre [4] alapján a 6.7. táblázatban találhatók értékek.
6.7. táblázat [4]
|
|
Kőszén
|
Fűtőolaj
|
Földgáz
|
|
|
Laza lerakódás
|
Ragadós lerakódás
|
|||
|
Schott-típusú fűtőfelületek
|
1,2
|
|
|
|
|
Túlhevítők vízszintes huzamokban (koromfúvással)
|
1,2
|
1,8
|
|
|
|
Túlhevítők (koromfúvással)
|
1,2
|
1,0
|
||
|
Tápvíz-előmelegítők
|
1,1
|
1,2
|
1,2
|
1,0
|
|
Bordás csöves tápvíz-előmelegítők
|
1,2
|
|||
|
Kisebb kazánok konvektív elgőzölögtetői
|
1,0–1,15
|
|||
|
Regeneratív léghevítők
|
1,5
|
|||
|
Csöves léghevítők
|
1,1
|
|||
Levegő be-, átszökés: Falazaton át történő szivárgás elsősorban hagyományos falazatú kazánoknál fordul elő. Membránfalas kazánoknál, gázturbinák utáni hőhasznosító kazánoknál teljesen, skin casing burkolatok esetén – a rosszul kivitelezett csőátvezetéseket kivéve – normál üzemben kizárható. Öntöttvas elemekből összeállított fűtőfelületeknél, regeneratív (Ljungström-) léghevítőknél mindig előfordul. Az áramlási irány a nyomáskülönbségtől (melyik oldalon nagyobb a nyomás) függ. Elvileg füstgázkiáramlás, -átszökés is lehetséges lenne, ennek megakadályozására azonban, mint a 6.15. ábrán, 6.16. ábrán, 6.17. ábrán megfigyelhető, a füstgáznyomás az esetleges elszívó ventilátor utáni szakaszt (és a túlnyomásos tüzelést) kivéve mindig kisebb a levegőoldali nyomásnál, így a gyakorlatban csaknem kizárólag levegőbeszökés fordul elő. A [m3/h] falazaton keresztül történő levegőbeszökés (5.12. ábra) nagysága a fal tömörségétől, méreteitől és a nyomáskülönbségtől függ [7]:
ahol
Falazott burkolatú kazánoknál, illetve öntöttvas elemekből összeállított fűtőfelületeknél, csöves léghevítőknél, bontható nyílásokkal ellátott szerkezeti elemeknél általában előírták a levegőbetörés megengedett (maximális) értékét. Néhány példa (a légfelesleg-tényező névleges értékének százalékában) [6.27]:
|
Túlhevítők, újrahevítők, vízhevítők fokozatonként
|
2
|
|
Öntöttvas vízhevítő, léghevítő
|
10
|
|
Csöves léghevítő fokozatonként
|
5
|
|
Lemeztáskás, csatornás léghevítő
|
7
|
|
Ljungström-léghevítő
|
20
|
|
Villamos pernyeleválasztó
|
10
|
Átszökések Ljungström-léghevítőben: Regeneratív léghevítőknél a füstgázoldalinál nagyobb levegőoldali nyomás következtében a következő szivárgások fordulhatnak elő (6.18. ábra):
A levegőátáramlások nagysága az
alakú összefüggéssel számítható, ahol
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_4573/#m713kaz_4573 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_4573/#m713kaz_4573)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_4573/#m713kaz_4573)
6.18. ábra. Regeneratív léghevítők szivárgásai [6.28]
Az összefüggés alkalmazásánál a gyakorlati nehézséget a tömörtelenség tényleges keresztmetszetének és kontrakciós tényezőjének felvétele jelenti, mivel rendszerint egy, a forgás közben felmelegedő, lehűlő, így a gyártástechnológiai adottságoktól függően is változó alakú forgórész melletti nyílás keresztmetszetét, kontrakciós tényezőjét kellene figyelembe venni. Ezek hitelt érdemlő megállapítására csak több berendezésen elvégzett mérések alapján van mód. Más adat hiányában a kontrakciós tényezőre = 0,8, a hézagok méretére 3–6 mm érték vehető fel. A gyakorlatban a felhasználni kívánt léghevítő gyártója által megadott összefüggések figyelembevétele célszerű. Például egy adott léghevítőtípusra, a meleg oldali szivárgás számítására [6.28]
alakú kifejezést ajánlanak, ahol
A hideg oldali átszökés számítási összefüggése azonos alakú, csupán a kétoldali nyomásértékeket és az átszökő levegő hőmérsékletét kell módosítani. Az – palást menti és tömítések melletti átáramlásoknál a keresztmetszet és az állandó is változik. Utóbbi átáramlásoknál az , illetve mérlegegyenleteket is figyelembe kell venni. A levegő és füstgázoldali nyomásértékek a rotoron átáramló közegek nyomásveszteségéből adódnak. A hideg oldali szivárgás nagysága azonos hézagméret esetén közelítőleg azonosnak vehető a meleg oldali szivárgással. Miután a palást menti szivárgás a lényegesen kisebb nyíláskeresztmetszetből adódóan kisebb az hideg oldali szivárgásnál, a kerület menti tömítésen beáramló közeg nagy része a kerület mentén tovább áramlik, és az szivárgás formájában megkerüli a léghevítőt, majd a meleg oldalon visszakeveredve lehűti a felmelegített levegőt. Hasonlóan a füstgáz egy része is a kerület mellett áramlik, és nem vesz részt a hőcserében. Miután a tüzeléshez adott mennyiségű és hőmérsékletű levegőre van szükség, az meleg oldali átszökés miatt több levegőt kell, az hideg levegőáram bekeveredése miatt, nagyobb hőmérsékletre felmelegíteni. A kevesebb füstgáz is jobban lehűl, majd az közegáram bekeveredése után visszamelegszik. A lecsökkenő hőmérséklet-különbség és a nagyobb levegőoldali közegmennyiség következtében a rotor magasságát kedvezőtlen esetben akár 15–30%-kal is növelni kell [6.28], amely az áramlási nyomásveszteséget is növeli. Az előbbiek miatt az átszökések közül a gyakorlatban elégségesnek tűnik az meleg oldali átszökés számítása, a többi szivárgást 1–4% közötti megkerüléssel veszik figyelembe.
-
Levegőátszállítás
-
Füstgáz-visszaszállítás
ahol
A már részben előmelegített levegő forgás miatti átszállítása füstgázoldalra is az előmelegítendő levegő mennyiségének növelését igényli, így az egyéb szivárgásoknál már bemutatott hatásokkal végeredményben a rotormagasság további növelésének igényével jár. Ennek számítása – a hőtechnikai számításból kiadódott rotormagasság szivárgások, átszállítások miatti pótlékolása célszerűen a meleg oldali átszökés és a megkerülések hatásával összevontan – a gyártók által ajánlott korrekciós összefüggésekkel történhet.
A [m3/h] Ljungström-léghevítőn keresztüli levegőátszökés (5.12. ábra) nagysága végeredményben a meleg és hideg oldali átszökésből, a palást menti szivárgásból, valamint a forgás miatti átszállítások eredőjéből adódik ki.
Hasznos kéményhuzat: A kémény által létesített, hasznosítható kéményhuzat a sűrűségkülönbségből adódó geodetikus nyomáskülönbség, valamint a kéményben áramló közeg csősúrlódásból, irányváltozásból, alakváltozásból adódó áramlási, (a kémény keresztmetszet változásából, füstgáz lehűléséből adódó) gyorsítási nyomásvesztesége és a kilépési veszteség különbségeként a (6.22) képlet átrendezésével adódik:
ahol
|
a kémény magassága a rókatorok becsatlakozása és a kilépő keresztmetszete között [m],
|
||
|
a környezeti levegő sűrűsége [kg/m3],
|
||
|
a füstgáz átlagos sűrűsége a magasság mentén [kg/m3],
|
||
|
a füstgáz sűrűsége az i-edik irányváltozásnál, alakváltozásnál [kg/m3],
|
||
|
az átlagos csősúrlódási tényező a kéményben,
|
||
|
a kémény egyenértékű átmérője [m],
|
||
|
helyi ellenállás-tényező,
|
||
|
az átlagos tömegáram-sűrűség a kéményben [kg/m2s],
|
||
|
a tömegáram-sűrűség az i-edik irányelterelésnél, alakváltozásnál [kg/m2s],
|
||
|
a tömegáram-sűrűség a kémény belépő keresztmetszetében [kg/m2s],
|
||
|
a tömegáram-sűrűség a kémény kilépő keresztmetszetében [kg/m2s],
|
||
|
a füstgáz sűrűsége a kémény kilépő keresztmetszetében [kg/m3],
|
||
|
légköri nyomás [bar], névleges értéke a földrajzi szélesség és a tengerszint feletti magasság, tényleges értéke az aktuális időjárás függvényében változik.
|
||
Az előbbi összefüggés annak feltételezésével érvényes, hogy a kémény kilépő keresztmetszetének magasságában a levegő nyomása az atmoszférikus nyomással azonos, az esetleges szélnek nincs hatása a kilépő keresztmetszetre számítható légnyomásra. A terepadottságoktól függően azonban a szél „belefújhat” a kéménybe, torlaszthatja a füstgáz kiáramlását. A kémények számítására vonatkozó szabványok [6.29], [6.30] ezt a hatást − leegyszerűsítve − egy szélnyomás-értékkel veszik figyelembe, amely tengerparti régióra, erősen széljárta helyeken, széljárta, magas hegyek között 40 Pa, egyéb helyeken 25 Pa. A szabványok emellett előírják az áramlási nyomásveszteség pótlékolását, így az előbbi képletet kiegészítve
ahol
A légköri nyomás névleges értékét a föld felszíne közelében, izotermikus hőmérséklet-eloszlást feltételezve, a tengerszint feletti magasság függvényében, a barometrikus magasságformulából
lehet kiszámítani, ahol
Kéményhatás: A levegő és a füstgázok eltérő sűrűségéből adódó kéményhatás a kazánok függőleges füstgázjárataiban is érvényesül. Mértékét, egy lignittüzelésű toronykazán példáján, a 6.19. ábrán mutatjuk be. Feltételezve, hogy az égők síkjában a tűztérnyomás 0 Pa, azaz megegyezik a külső légnyomással, a magasság növekedésével (az áramlási veszteségeket elhanyagolva) a kazánban a külső túlnyomáshoz viszonyítva túlnyomás adódik, és még a léghevítő előtti csatorna-keresztmetszetben is túlnyomás számítható. A valóságban a kéményhatás a ventilátorok szükséges szállítómagasságát csökkentheti.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_4603/#m713kaz_4603 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_4603/#m713kaz_4603)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_4603/#m713kaz_4603)
6.19. ábra. A geodetikus nyomáskülönbség hatása
A kémények méretezési feltételei: A kéményekkel összefüggésben minden esetben alapvető feltétel, hogy a kémény anyagának falhőmérséklete nagyobb legyen a szerkezeti anyag élettartama szempontjából megengedett értéknél. Ez azt jelenti, hogy nem saválló anyagokból készített kémény, kéménybélés esetén a falhőmérsékletnek még részterhelésen is nagyobbnak kell lenni a füstgázban előfordulható savak és ezek elegyeinek harmatpontjánál. A feltétel teljesülésére különösen több berendezést kiszolgáló kémények esetén kell ügyelni, mivel a kémények javításra történő lehűtése a hőtermelés teljes megszüntetésével járhat. Nagyobb berendezéseknél célszerűbbnek és gazdaságosabbnak tűnik a füstcsatornák és kémények saválló kialakítása. A belső falhőmérséklet meghatározásához a kémények hőveszteségének számítása az általános hőtechnikai összefüggések, illetve a hivatkozott [6.29], [6.30] szabványok alapján végezhető el.
Természetes huzattal működő berendezések esetén a kéménynek biztosítani kell a keletkező füstgáz elvezetését, illetve meg kell előzni, hogy a berendezésből vagy a kéményből a kazánház légterébe füstgáz áramoljon ki. Az előbbihez a berendezések füstcsonkján a kémény által biztosított huzatnak nagyobbnak kell lenni a berendezés füstgázoldali ellenállásánál, az utóbbihoz a kémény által biztosított huzatnak nagyobbnak kell lenni a levegő kazánházba történő beszívásához szükséges értékeknél. Levegő-aláfúvó, füstgázelszívó ventilátorok alkalmazása esetén a füstgázkiáramlás megakadályozását, a kazánház légterének friss levegővel való ellátását az érintett berendezéseknek együttesen kell biztosítani.
A ventilátorok kiválasztása: A kazánok tüzelőanyaga, állaga az élettartam során lényegesen eltérhet a tervezési, újkori helyzettől. A segédberendezéseknek a működőképességet megváltozó tüzelőanyag, átalakított tüzelőberendezések, elrakódott, leromlott állapot esetén is biztosítani kell. Ezért a kazánoknál alkalmazott ventilátorokat túl kell méretezni. A túlméretezés a szállítóképesség-tartalék biztosítására mennyiségi, a szállítómagasság-tartalék biztosítására nyomáspótlékolással történik. A pótlékok nagysága a várható bizonytalanságtól függ. A kazánhatásfok (az elégetendő tüzelőanyag-mennyiség növekedését eredményezi) és a tüzelőanyag fűtőértékének esetleges romlását (a fajlagos mennyiségek növekedését eredményezi), a tömörtelenség növekedését (térfogatáramok növekedését eredményezi) és egyéb, a közegáram-növekedésre vezető hatásokat figyelembe vevő mennyiségi pótlék () nagysága általában 5–10%.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_4608/#m713kaz_4608 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_4608/#m713kaz_4608)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_4608/#m713kaz_4608)
6.20. ábra. A kazánventilátorok túlméretezése
A szállítómagasság iránti igény növekedése a mennyiségi pótlék (négyzetes) hatásából és az általában 3% nagyságú () nyomáspótlék hatásából (6.20. ábra) adódik össze:
ahol
Mindig célszerűnek tűnik a ténylegesen várható üzemviszonyok elemzése, és a pótlékok ezen elemzések alapján történő felvétele, ugyanis az előbbi pótlékértékek erősen elpiszkolódó berendezéseknél elégtelenek lehetnek. A rendszeres tisztítás hiányában megnövekvő kazánellenállás következtében a ventilátorok, a kémény szállítóképessége lecsökken, így a kazán teljesítményét csökkenteni kell. Például blokkégővel ellátott, kis teljesítményű, nagy vízterű kazánok esetén az égő rossz beállításából adódóan, viszonylag rövid idő alatt, vastag koromréteg alakulhat ki a füstcsövekben, amely a nyomásveszteség rohamos növekedéséhez (6.21. ábra) vezethet. Az ellenállás növekedése csökkenti a levegőáramot, az elégtelen levegőellátás gyorsítja a koromképződést, ellenállás-növekedést. Így öngerjesztő folyamat jöhet létre. Hiába lenne azonban nagyobb nyomástartalék, az égő folyamatos utánállítására általában nincs mód, így a megoldást nem a nagy nyomástartalék biztosítása, hanem a tüzelőberendezések jó beállítása, működésük folyamatos ellenőrzése jelentheti.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m713kaz_4615/#m713kaz_4615 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m713kaz_4615/#m713kaz_4615)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m713kaz_4615/#m713kaz_4615)
6.21. ábra. A nyomásveszteség növekedése koromlerakódás következtében, különböző (57–76,1 mm külső) átmérőjű füstcsövekben
A ventilátorok darabszáma: Az üzembiztonság érdekében (a főberendezések leállásának megelőzésére) általában több, párhuzamosan működő segédberendezést alkalmaznak. Ventilátorok esetében 50 t/h (14 kg/s) névleges gőzteljesítményig egy adott feladatra általában egy ventilátort, 108 t/h (30 kg/s) névleges gőzteljesítmény felett mindig legalább két ventilátort kell beépíteni. Utóbbi esetben a ventilátoroknak alkalmasnak kell lenni a párhuzamos üzemre, és erőművi kazánok esetén a 70%-os kazánteljesítményt egy ventilátorral is el kell tudni érni.
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.
