Klíčový rozdíl – podkritický a nadkritický kotel
Kotle jsou uzavřené nádoby, ve kterých se ohřívá tekutina, většinou je to voda. I když se to jmenuje kotel, kapalina v něm nemusí nutně vřít. Ohřátá kapalina se používá v různých aplikacích včetně ohřevu vody, ústředního vytápění, vaření atd. Podkritické a nadkritické kotle jsou takové systémy na výrobu páry. Klíčový rozdíl mezi podkritickým a nadkritickým kotlem je v tom, že podkritické kotle pracují při podkritickém tlaku tekutiny, zatímco nadkritické kotle pracují při nadkritickém tlaku tekutiny.
Co je kritický bod?
Kritickým bodem látky je teplota a tlak, při kterých se látka může chovat jako plyn a kapalina zároveň, a proto se vyskytují nerozlišitelné plynné a kapalné fáze. Je to proto, že hustota plynné fáze a kapalné fáze je v tomto bodě stejná. Látka, která existuje při teplotě a tlaku nad kritickým bodem, je známá jako superkritická tekutina. Látka, která vystupuje pod svým kritickým bodem, je známá jako podkritická tekutina. V křivce fázové rovnováhy je kritickým bodem koncový bod křivky.
Obrázek 01: Fázový diagram zobrazující kritický bod vody
Pojem superkritický v superkritických kotlích se vztahuje k tlakům nad kritickým bodem vody, ve které je kotel provozován. Kritický bod vody je při teplotě 647 K a tlaku 221 bar (22,1 MPa). Tlak pod 221 bar je známý jako „podkritický tlak“a nad 221 bar je „nadkritický tlak“vody.
Co je podkritický kotel?
Podkritické kotle jsou kotle, které pracují při teplotách do 374 °C a při tlaku 3 208 psi (kritický bod vody). Tyto kotle tvoří systém s konstantním koncovým bodem odpařování. Typickým příkladem podkritického kotle je bubnový parní generátor.
Uvnitř kotle je přirozená cirkulace kapaliny vytvářena ohřevem stoupaček. Směs vody a páry, která opouští tuto stoupačku, se pak v bubnu rozdělí na vodu a páru. Voda cirkuluje, voda se vrací do vstupu výparníku spodními rohy, zatímco pára proudí do komory přehřívače.
Obrázek 02: Tepelná elektrárna
Pokud je kapalině umožněno procházet přirozenou cirkulací, je rozsah použití omezen na přibližně 190 barů jako maximální tlak bubnu. Pokud se však cirkulace provádí pomocí oběhového čerpadla (známého jako nucený oběh), lze tento rozsah rozšířit. K tomuto prodloužení dochází z důvodu upevnění koncového bodu odpařování v bubnu. A také nastavuje velikost topné plochy ve výparníku a v přehříváku. Hlavní nevýhodou podkritického kotle je, že v těchto kotlích může docházet k tvorbě bublin.
Co je to superkritický kotel?
Superkritický kotel (superkritický parní generátor) je typ kotle, který pracuje za podmínek superkritického tlaku. Tento typ kotlů se často používá při výrobě elektřiny. Na rozdíl od podkritických kotlů nedochází u superkritických kotlů k tvorbě bublin a kapalná voda se okamžitě přeměňuje na páru.
Superkritický kotel pracuje při teplotách kolem 538–565 °C a tlacích nad 3 200 psi. Nadkritický kotel má systém s proměnným koncovým bodem odpařování. Tyto kotle jsou bezbubnové. Odpařování tedy probíhá při jediném průchodu výparníkem. Proud tekutiny, většinou; vody, je nasáván napájecím čerpadlem. Díky tomu může být systém provozován při jakémkoli požadovaném tlaku, což mu umožňuje provozovat systém buď za podkritických podmínek, nebo za nadkritických podmínek. V důsledku toho se konečný bod odpařování liší. A také, aby se tyto podmínky udržely, oblasti výparníku a přehříváku se automaticky přizpůsobí podle požadavků.
Obrázek 03: Vodní trubkový kotel
Tento kotel je pojmenován jako nadkritický, protože je provozován nad kritickým tlakem vody, který je 221 bar. Protože nad kritickým bodem není žádný rozdíl mezi párou a vodou, voda funguje jako tekutina.
Za kritickým bodem vody je latentní výparné teplo nulové, a proto neexistuje žádný významný rozdíl mezi kapalnou fází a parní fází vody. jednou z hlavních výhod superkritických kotlů je nižší spotřeba paliva. To způsobuje menší produkci skleníkových plynů. a také díky nulové tvorbě bublin lze pozorovat menší spotřebu vody.
Jaké jsou podobnosti mezi podkritickým a nadkritickým kotlem?
- Základní operační mechanismus/cyklus podkritického i nadkritického kotle je stejný.
- S výjimkou bezbubnových výparníků v superkritických kotlích jsou ostatní konstrukční vlastnosti také stejné.
- Techniky jak podkritického, tak superkritického kotle využívají v provozu podobná zařízení a strategie. tj. předehřívač vzduchu, ekonomizér, turbíny, kondenzátory, napájecí čerpadla kotlů atd.
Jaký je rozdíl mezi podkritickým a nadkritickým kotlem?
Podkritický vs superkritický kotel |
|
| Podkritické kotle jsou kotle, které pracují při teplotách do 374 °C a při tlaku 3 208 psi (kritický bod vody). | Superkritický kotel (superkritický parní generátor) je typ kotle, který pracuje za podmínek superkritického tlaku. |
| Teplota | |
| Podkritické kotle jsou provozovány při teplotách až 374°C. | Superkritické kotle jsou provozovány při teplotách kolem 538–565°C. |
| Tlak | |
| Podkritické kotle jsou provozovány při tlaku 3 208 psi. | Superkritické kotle jsou provozovány při tlaku nad 3 200 psi. |
| Bicí | |
| Podkritické kotle se skládají z bubnů. | Superkritické kotle jsou bez bubnu. |
| Tvorba bublin | |
| Tvorba bublin je hlavní nevýhodou podkritických kotlů. | Neexistuje žádná tvorba bublin nadkritických kotlů. |
Shrnutí – podkritický vs. nadkritický kotel
Podkritické a nadkritické kotle jsou dvě formy parních generátorů, které se používají k výrobě elektřiny. Tyto jsou kategorizovány jako takové na základě jejich provozních podmínek. Rozdíl mezi podkritickým a nadkritickým kotlem je ten, že podkritické kotle pracují při podkritickém tlaku tekutiny, zatímco nadkritické kotle pracují při nadkritickém tlaku tekutiny.
Stáhněte si PDF verzi podkritického vs superkritického kotle
Verzi tohoto článku si můžete stáhnout ve formátu PDF a použít ji pro offline účely podle citace. Stáhněte si prosím PDF verzi zde: Rozdíl mezi podkritickým a nadkritickým kotlem
