Rozwiązanie krok po kroku: Przegląd kotła WP-120

Gwiazdka pod tabelą 3 każe podać trzy rzeczy: czy kocioł jest wodny, czy parowy, jakie spala paliwo i jakie ma palenisko. W oznaczeniu WP litera W oznacza kocioł wodny, a P - pyłowy (to wiedza ogólna o oznaczeniach kotłów, arkusz jej nie podaje). Paliwo potwierdzają dane: kocioł ma młyn i rurosuszarkę, a w tabeli 1 jest węgiel o wartości opałowej 21,56 MJ/kg, dla którego wzór Siegerta podaje współczynnik węgla kamiennego. Klucz przyjmuje „wodny z paleniskiem pyłowym” albo „wodny na węgiel kamienny”.

Na rysunku 1 węgiel mieli młyn (4) przy ziemi, z napędem po lewej; nad nim pionowy przewód rurosuszarki (3) - doprowadza gorące spaliny z górnej części kotła, które suszą węgiel w czasie mielenia. Mieszanka pyłu i spalin wchodzi do komory paleniskowej (1) przez palniki (2) na jej ścianach. Rozpoznanie elementów na schemacie to wiedza ogólna o budowie kotła pyłowego; numery są zgodne z kluczem.

Spaliny z komory płyną w górę przez powierzchnie ogrzewalne i dalej opadającym kanałem spalinowym (5). Na dole oddają ciepło w obrotowym podgrzewaczu powietrza (6) - w miejscu, gdzie kanał spalin krzyżuje się z niebieskim kanałem powietrza. Powietrze wchodzi przez kanał powietrza zimnego (9) do wentylatora podmuchu (8), a ogrzane wychodzi kanałem powietrza gorącego (7) do palników. Numery wg klucza.

Wzór Siegerta z dokumentacji: Sw = σ · (Ts − Tot) / CO₂. Kocioł spala węgiel kamienny, więc σ = 0,65. Z tabeli 1 weź wartości zmierzone: temperatura spalin na wylocie 463,15 K, temperatura otoczenia 293,15 K, udział CO₂ 11,50%. Klucz punktuje każdą z czterech podstawionych wartości osobno, więc podstawienie warto zapisać w pełnej postaci.

Różnica temperatur 463,15 − 293,15 = 170 K (różnica w kelwinach jest taka sama jak w stopniach Celsjusza). 0,65 · 170 = 110,5; 110,5 / 11,50 = 9,6087 ≈ 9,61% (dwa miejsca po przecinku, jak każe uwaga w treści zadania).

Sprawność metodą pośrednią: ηk = 100 − ΣS, gdzie ΣS = Sw + So + Sc + Sn. Strata wylotowa z poprzedniego kroku (9,61%), a pozostałe trzy straty z tabeli 2: do otoczenia 0,58%, niecałkowitego spalania 1,84%, niezupełnego spalania 0,13%. Suma: 12,16%.

100 − 12,16 = 87,84%.

Zmierzona moc użyteczna 115,90 MW mieści się w zakresie gwarantowanym 80 ÷ 140 MW, a obliczona sprawność 87,84% jest wyższa od gwarantowanych 84% - oba parametry dotrzymane.

Grupa „Czynnik obiegowy” to wiersze 3-6 tabeli 1. Natężenie przepływu wody gwarantowane jest jako 736 ± 33,3 kg/s, czyli od 702,7 do 769,3 kg/s - zmierzone 700 kg/s jest poniżej dolnej granicy. Ciśnienie wody zasilającej 1,15 MPa leży dokładnie na granicy dopuszczalnego minimum (mieści się), a obie temperatury wody są równe gwarantowanym. Wniosek: niedotrzymane i - jak każe gwiazdka - nazwa parametru, którego to dotyczy.

Spaliny: 463,15 K mieści się w 398,15 ÷ 473,15 K, CO₂ 11,50% < 12,5%. Powietrze: współczynnik nadmiaru 1,30 (dolna granica zakresu 1,3 ÷ 1,35), ciśnienie 0,6 kPa < 1,8 kPa, temperatura 525,15 K w zakresie 523,15 ÷ 573,15 K. Węgiel: wartość opałowa, wilgoć, popiół, siarka i części lotne w zakresach gwarantowanych. Wszystkie trzy grupy dotrzymane.

Treść zadania mówi o „niepokojących uderzeniach wewnątrz kotła oraz w rurociągach przynależnych”. W wycinku instrukcji to punkt 3: uderzenia wodne w kotle i przynależnych rurociągach. Pozostałe dwa opisane zaburzenia (pęknięcie rury, zgaśnięcie płomienia) mają inne objawy, więc do tabeli nie trafiają.

Instrukcja podaje dwie przyczyny: nagromadzenie się powietrza w górnych punktach części wodnej kotła przy napełnianiu i niedostatecznym odpowietrzeniu kotła oraz niedostateczne odpowietrzenie rurociągów układu wody grzewczej. Każda to osobne kryterium, więc warto wpisać obie.

Środki zaradcze z instrukcji odpowiadają przyczynom: odpowietrzyć kocioł w jego najwyższych punktach i odpowietrzyć rurociągi układu wody grzewczej.