Kľúčový rozdiel – podkritický a nadkritický kotol
Kotle sú uzavreté nádoby, v ktorých sa ohrieva tekutina, väčšinou je to voda. Aj keď sa to volá kotol, tekutina v ňom nemusí nevyhnutne vrieť. Ohriata kvapalina sa používa v rôznych aplikáciách vrátane ohrevu vody, ústredného kúrenia, varenia atď. Podkritické a nadkritické kotly sú také systémy na výrobu pary. Kľúčový rozdiel medzi podkritickým a nadkritickým kotlom je v tom, že podkritické kotly pracujú pri podkritickom tlaku tekutiny, zatiaľ čo superkritické kotly pracujú pri nadkritickom tlaku tekutiny.
Čo je kritický bod?
Kritickým bodom látky je teplota a tlak, pri ktorých sa látka môže správať ako plyn a kvapalina súčasne, a preto sa vyskytujú nerozoznateľné plynné a kvapalné fázy. Je to preto, že hustota plynnej fázy a kvapalnej fázy je v tomto bode rovnaká. Látka, ktorá existuje pri teplote a tlaku nad kritickým bodom, je známa ako superkritická tekutina. Látka, ktorá vystupuje pod kritickým bodom, je známa ako podkritická tekutina. V krivke fázovej rovnováhy je kritickým bodom koncový bod krivky.
Obrázok 01: Fázový diagram zobrazujúci kritický bod vody
Pojem superkritický v nadkritických kotloch sa vzťahuje na tlaky nad kritickým bodom vody, v ktorej je kotol prevádzkovaný. Kritický bod vody je pri teplote 647 K a tlaku 221 bar (22,1 MPa). Tlak pod 221 barov je známy ako „podkritický tlak“a nad 221 bar je „nadkritický tlak“vody.
Čo je podkritický kotol?
Podkritické kotly sú kotly, ktoré pracujú pri teplotách do 374 °C a pri tlaku 3 208 psi (kritický bod vody). Tieto kotly tvoria systém s konštantným koncovým bodom odparovania. Typickým príkladom podkritického kotla je bubnový parný generátor.
Vnútri kotla sa prirodzená cirkulácia kvapaliny vytvára ohrievaním stúpačiek. Zmes vody a pary, ktorá opúšťa túto stúpačku, sa potom v bubne rozdelí na vodu a paru. Voda cirkuluje, voda sa vracia do vstupu výparníka cez spodné rohy, zatiaľ čo para prúdi do komory prehrievača.
Obrázok 02: Tepelná elektráreň
Ak sa kvapaline umožní prirodzená cirkulácia, rozsah použitia je obmedzený na približne 190 barov ako maximálny tlak bubna. Ak sa však cirkulácia vykonáva pomocou obehového čerpadla (známeho ako nútený obeh), tento rozsah možno rozšíriť. K tomuto predĺženiu dochádza v dôsledku upevnenia koncového bodu vyparovania v bubne. A tiež nastavuje veľkosť vykurovacej plochy vo výparníku a prehrievači. Hlavnou nevýhodou podkritického kotla je, že v týchto kotloch môže dochádzať k tvorbe bublín.
Čo je superkritický kotol?
Superkritický kotol (superkritický parný generátor) je typ kotla, ktorý pracuje v podmienkach superkritického tlaku. Tento typ kotlov sa často používa pri výrobe elektriny. Na rozdiel od podkritických kotlov nedochádza v superkritických kotloch k tvorbe bublín a tekutá voda sa okamžite mení na paru.
Superkritický kotol pracuje pri teplotách okolo 538–565 °C a tlakoch nad 3 200 psi. Nadkritický kotol má systém s variabilným koncovým bodom odparovania. Tieto kotly sú bezbubnové. Odparovanie teda prebieha pri jedinom prechode cez výparník. Prietok tekutiny, väčšinou; vody, je indukovaný napájacím čerpadlom. Vďaka tomu môže byť systém prevádzkovaný pri akomkoľvek požadovanom tlaku, čo mu umožňuje prevádzkovať systém buď za podkritických podmienok, alebo za nadkritických podmienok. V dôsledku toho sa koncový bod odparovania mení. A tiež, aby sa tieto podmienky zachovali, oblasti výparníka a prehrievača sa automaticky prispôsobia podľa požiadaviek.
Obrázok 03: Vodný rúrkový kotol
Tento kotol je pomenovaný ako superkritický, pretože je prevádzkovaný nad kritickým tlakom vody, ktorý je 221 barov. Keďže nad kritickým bodom nie je žiadny rozdiel medzi parou a vodou, voda pôsobí ako tekutina.
Za kritickým bodom vody je latentné teplo vyparovania nulové, a preto nie je podstatný rozdiel medzi kvapalnou fázou a parnou fázou vody. jednou z hlavných výhod superkritických kotlov je nižšia spotreba paliva. To spôsobuje menšiu produkciu skleníkových plynov. a tiež vďaka absencii tvorby bublín je možné pozorovať menšiu spotrebu vody.
Aké sú podobnosti medzi podkritickým a nadkritickým kotlom?
- Základný operačný mechanizmus/cyklus podkritického aj nadkritického kotla je rovnaký.
- Okrem bezbubnových výparníkov v nadkritických kotloch sú ostatné konštrukčné vlastnosti tiež rovnaké.
- Techniky podkritického aj nadkritického kotla využívajú v prevádzke podobné zariadenia a stratégie. t.j. predhrievač vzduchu, ekonomizér, turbíny, kondenzátory, napájacie čerpadlá kotla atď.
Aký je rozdiel medzi podkritickým a nadkritickým kotlom?
Podkritický verzus superkritický kotol |
|
| Podkritické kotly sú kotly, ktoré pracujú pri teplotách do 374°C a pri tlaku 3 208 psi (kritický bod vody). | Superkritický kotol (superkritický parný generátor) je typ kotla, ktorý pracuje v podmienkach superkritického tlaku. |
| Teplota | |
| Podkritické kotly sú prevádzkované pri teplotách do 374°C. | Superkritické kotly sú prevádzkované pri teplotách okolo 538–565°C. |
| Tlak | |
| Podkritické kotly sú prevádzkované pri tlaku 3 208 psi. | Superkritické kotly sú prevádzkované pri tlaku nad 3 200 psi. |
| Bicie | |
| Podkritické kotly sa skladajú z bubnov. | Superkritické kotly sú bez bubna. |
| Tvorba bublín | |
| Tvorba bublín je hlavnou nevýhodou podkritických kotlov. | Neexistuje žiadna tvorba bublín nadkritických kotlov. |
Súhrn – podkritický verzus superkritický kotol
Podkritické a nadkritické kotly sú dve formy parných generátorov, ktoré sa používajú na výrobu elektriny. Tieto sú kategorizované ako také na základe ich prevádzkových podmienok. Rozdiel medzi podkritickým a nadkritickým kotlom je v tom, že podkritické kotly pracujú pri podkritickom tlaku tekutiny, zatiaľ čo superkritické kotly pracujú pri nadkritickom tlaku tekutiny.
Stiahnite si PDF verziu podkritického vs superkritického kotla
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si PDF verziu tu: Rozdiel medzi podkritickým a superkritickým kotlom
