Proiectarea și caracteristicile cazanelor

Un cazan este un dispozitiv care are un focar, încălzit de produsele combustibilului ars în el și conceput pentru a produce abur sau apă fierbinte cu presiune peste cea atmosferică, utilizat în afara dispozitivului în sine.

În funcție de tipul de lichid de răcire, cazanele sunt împărțite în abur și apă caldă.

Cazane cu abur produce abur saturat sau supraîncălzit. La o presiune a aburului de până la MPa (până la 10 kgf/cm2), cazanele sunt clasificate ca cazane de joasă presiune. În cazanele cu presiune medie, presiunea aburului nu depășește 10 MPa (100 kgf/cm2). Temperatura aburului supraîncălzit este de 250 și 440 0 C.

Un cazan de abur care produce abur supraîncălzit prin arderea combustibilului lichid sau gazos este prezentat în Fig. 23. Pentru arderea combustibilului. Se folosește focarul 1. Produce gaze fierbinți cu o temperatură a flăcării de 1400 - 1600 0 C. Pentru a proteja căptușeala focarului de distrugerea termică, de-a lungul pereților acesteia sunt instalate ecrane verticale 2, formate din conducte conectate la colectoarele inferioare și superioare. . Colectorii inferiori primesc apa din tamburele inferioare. Apa se mișcă în țevi de jos în sus, care se transformă parțial în abur saturat. Amestecul de abur-apă din conductele de sită intră în colectoarele superioare, iar din acestea în tamburul superior al cazanului.

Gazele părăsesc cuptorul la o temperatură de 1000–800 0 C și continuă să se răcească în fascicul convectiv și supraîncălzitor 3. Țevile fasciculului sunt instalate vertical și conectate la tamburele superioare și inferioare.

Tamburul superior este folosit pentru a primi apa de alimentare și aburul saturat format în sită și fasciculul convectiv. Prin urmare, aceste suprafețe de încălzire sunt numite evaporative.

Tamburul inferior este complet umplut cu apă și este folosit pentru a circula apa în conducte conform schemei: tambur superior - tambur inferior - tambur superior.

În tuburile mănunchiului, apa este, de asemenea, transformată parțial în abur. Amestecul de abur-apă este introdus în tamburul superior, unde este separat în abur și apă.

Deoarece apa se mișcă din cauza diferenței de densitate a apei și a aburului, o astfel de circulație se numește naturală. Circulația naturală este multiplă. Fiecare kilogram de apă trece prin țevile ecranului de 50-70 de ori, iar prin țevile fasciculului de 100-200 de ori înainte de a se transforma în abur.

Aburul saturat din tamburul superior este furnizat supraîncălzitorului pentru supraîncălzire, iar din acesta către conducta de abur din camera cazanului.

Răcirea ulterioară a gazelor de la 350 – 300 0 C la 180 – 140 0 C se realizează cu apă de alimentare într-un economizor de apă din fontă sau oțel 4.

Într-un economizor din fontă, temperatura apei încălzite trebuie să fie cu cel puțin 20 0 C sub punctul de fierbere pentru a preveni fierberea apei în economizor.

A arde combustibil solid Cuptorul cazanului este echipat cu grătar și aruncătoare de combustibil. La arderea combustibilului foarte umed (cărbune brun, turbă, deseuri de lemn) cazanele pot fi echipate cu aeroterme 5. Aerul cald intensifică procesul de ardere, iar o scădere suplimentară a temperaturii gazelor din spatele cazanului crește randamentul acestuia.

Căptușeala cazanelor este alcătuită din două straturi: un strat sau căptușeală interior și un strat exterior termoizolant. Căptușeala este realizată din cărămizi refractare (plăci), iar stratul termoizolant este din cărămidă roșie sau plăci de diferite tipuri. materiale termoizolante. Căptușeala din argilă și cărămidă roșie se numește grea, iar din argilă și placi termoizolante– luminat.

Orez. 23. Diagrama proiectării și funcționării unui cazan cu abur:

1 – focar; 2 – sistem de evaporare (ecrane și fascicul); 3 – supraîncălzitor cu abur; 4 – economizor de apă; 5 – încălzitor de aer

Cazan apa calda constă dintr-un focar 4 și un coș cu suprafață de încălzire convectivă 5.

Ecranele cuptorului 4 sunt formate din țevi verticale 3, ale căror capete sunt sudate la colectorii inferiori 1 și superiori. Fiecare perete al focarului are propriul său ecran (Fig. 24).

Orez. 24. Diagrama de proiectare a cazanului de încălzire a apei:

1 – colectoare de ecran; 3 – conducte de ecran pentru focar; 4 – focar; 5 – suprafata de incalzire convectiva

Suprafața convectivă 5 este realizată din bobine cu mai multe bucle conectate în paralel, colectoare inferioare și superioare. Conducta de gaz, în care se află suprafața convectivă, este separată de focar printr-un despărțitor vertical cu o fereastră în sus (jos) pentru trecerea gazelor.

Datorită conexiunii colectoarelor, apa trece secvenţial prin ecranele cuptorului şi iese fierbinte de pe suprafaţa convectivă.

Cazanele de apă caldă sunt concepute pentru a produce apă caldă cu o temperatură de la 95 la 150 0 C. În funcție de puterea termică, cazanele se împart în cazane de putere mică (până la 10 Gcal/h), de putere medie (20 - 30 Gcal/). h) și de mare putere (mai mult de 50 Gcal/h).

Cazan de incalzire cu abur

Dispozitiv pentru producerea aburului de apă temperatură ridicată este un cazan cu abur. În acest caz, presiunea apei din interiorul cazanului în stare gazoasă depășește semnificativ presiunea atmosferică. Încălzirea apei are loc ca urmare a eliberării de energie termică din cauza arderii oricărui combustibil. În ciuda faptului că în prezent cazanele cu abur au design diferit si pot fi folosite atat in scopuri industriale cat si casnice, au acelasi principiu de functionare.

Cel mai recent cazan cu două treceri cu cameră de ardere reversibilă

Principiul de funcționare al unui cazan cu abur

Toate cazanele cu abur funcționează pe același principiu de proiectare:

• partea superioară a cazanului conține un rezervor de tip tambur, în care apa este furnizată forțat prin utilizarea unei pompe electrice;
• din acest rezervor, apa curge prin conducte speciale de evacuare într-un colector situat în partea de jos a dispozitivului;
• Există mai multe conducte de la colector la rezervorul superior, care trec în zona de ardere a combustibilului (cuptorul cazanului).

Astfel, acest dispozitiv de generare a aburului poate fi comparat cu un sistem de vase comunicante, in care amestecul incalzit de apa si abur are o densitate mai mica decat apa rece. Ca urmare a acestei diferențe, apa împinge constant amestecul de abur-apă în partea de sus a dispozitivului, unde aburul este separat de apă cu ajutorul unui separator.

După aceasta, apa intră din nou în rezervor, iar aburul intră în linia de abur, care este, de asemenea, situată în zona de ardere a combustibilului. Ca urmare, apa, aflată în stare gazoasă, se încălzește și mai mult, ceea ce duce la o creștere semnificativă a presiunii aburului. Acum caracteristicile aburului au atins parametrii doriti. În plus, poate fi folosit fie pentru încălzirea spațiului, fie pentru turbinele rotative ale diferitelor unități, inclusiv pentru generarea de energie electrică.

Cazan industrial pe gaz

Tipuri de cazane cu abur

Toate cazanele cu abur pot fi clasificate în funcție de mai mulți parametri. De exemplu, cazanele se disting prin tipul de combustibil utilizat pentru funcționarea lor:

Și în funcție de scopul pe care îl au aceste dispozitive, ele sunt împărțite în:

• energie (astfel de cazane produc abur pentru a asigura funcționarea turbinelor centralelor electrice care generează energie electrică);
• industrial (oferă funcționalitatea diferitelor sisteme la întreprinderile industriale);
• reciclare (lucrarea la resurse secundare, de exemplu, arderea deșeurilor în instalații speciale);
• gospodărie (conceput să funcționeze într-un sistem individual de încălzire).

Conform propriilor lor caracteristici de proiectare Cele mai comune tipuri de cazane cu abur sunt:

1. Conducte de gaz.
2. Tub de apă.
3. Direct.
4. Sectional din fonta.
5. Bloc-transportabil.

Să le privim mai detaliat.

Cazane cu tuburi pe gaz

Deși cazanele de acest tip sunt încă utilizate la diferite întreprinderi, acestea au fost mult timp considerate învechite, deoarece sunt proiectate pentru condiții de funcționare limitate la o presiune de funcționare de 1 MPa și o putere de cel mult 360 kW. Și acest lucru nu mai este suficient pentru a asigura funcționarea normală a întreprinderilor moderne.

Dacă încercați să creșteți puterea unui astfel de cazan, atunci în etapa de proiectare este necesar să stabiliți o grosime a peretelui care va fi incredibil de mare, ceea ce este neprofitabil din punct de vedere economic.

Dacă acest lucru nu se face, atunci când puterea cazanului cu tuburi de gaz crește, acesta poate exploda, iar cantitatea uriașă de abur fierbinte eliberată ca urmare a încălcării etanșeității pereților va duce la consecințe catastrofale pentru oameni.

Cazane cu tuburi de apa

Acest design al cazanelor cu abur este mai modern și, prin urmare, mai puternic și mai sigur. Cu toate acestea, astfel de cazane de abur au mai multe design complex decât omologii lor din conducte de gaz. Dar acest dezavantaj este compensat de o serie de avantaje ale acestui design:

• cazanele de acest tip au un timp scurt de încălzire pentru temperatura de functionare;
• sunt absolut antiexplozive chiar si in situatiile in care centrala este supraincarcata;
• astfel de dispozitive pot fi ușor reconfigurate pentru a funcționa cu sarcini diferite;
• pot fi transportate cu ușurință la locul de instalare.

Deoarece proiectarea complexă a cazanelor cu tuburi de apă implică un sistem special de pereți despărțitori de ardere și fascicule de țevi, atunci energie termică, eliberat în timpul arderii combustibilului, curge în mod repetat în jurul acelorași conducte cu apă, ceea ce crește transferul de căldură și, prin urmare, eficiența cazanului.

Cazanele cu tuburi de apă, la rândul lor, sunt împărțite în:

• Orizontal (în acest caz, rezervorul de tip tambur are fie un aranjament longitudinal, fie transversal).
• Verticală (în acest caz, dispozitivul cazanului poate conține nu numai 1, ci și mai multe butoaie de abur).
• Cele cu radiații, care includ atât tamburi de abur amplasați orizontal, cât și vertical, sau o combinație a acestora. Uneori, pentru o funcționare mai eficientă a unor astfel de cazane de abur, se poate folosi circulația forțată.

În plus, pentru a crește eficiența de funcționare a unui cazan cu tub de apă, ecranele speciale de ardere sunt adesea folosite pentru a crește semnificativ eliberarea de energie termică în zona de ardere a combustibilului (astfel, eficiența cazanului cu abur crește foarte mult), reducând în același timp cerințe pentru caracteristicile de termoizolare ale pereților.

Dispozitivul ecranului de ardere este format dintr-o serie de conducte situate aproape una de alta prin care curge apa. După încălzire, aburul din aceste conducte este furnizat sistemului general de abur al cazanului.

Cazane cu trecere odată

Un cazan de abur de acest tip este capabil să funcționeze atât într-un mod care nu depășește sarcina maximă admisă, cât și într-un mod în care presiunea aburului din cazan depășește semnificativ valoarea maximă admisă. În cazanele de acest tip se folosește pomparea forțată a apei prin conducte, care, ca urmare a unei treceri prin focar, se transformă în abur cu exces de presiune necesar funcționării turbinelor centralelor electrice care generează energie electrică. Astfel, cazanele cu trecere unică care funcționează cu combustibili lichizi, solizi sau gazoși extrași din măruntaiele Pământului sunt utilizate în principal în centralele foarte mari.

Secțiune transversală a unui cazan de abur cu trecere o dată

Principalele avantaje ale cazanelor de acest tip sunt:

• gamă foarte largă de condiții de funcționare (de la subsarcină la suprasarcină);
• siguranta in exploatare;
• scurt timp de la pornirea cazanului până la atingerea condițiilor de funcționare;
• ușurința reconfigurarii cazanului de la un regim de funcționare la altul.

Cazane secţionale din fontă

Aceste cazane sunt acum foarte utilizate pentru sistemele de încălzire. Dispozitivul și-a primit numele de la asemănarea cu un radiator de încălzire, deoarece este, de asemenea, asamblat din secțiuni separate din fontă. Astfel, acest design permite nu numai asamblarea rapidă a cazanului la locul de instalare, ci și, dacă este necesar, realizarea timp scurt demontarea acestuia.

Sistemul de blocuri al unui cazan secțional vă permite să creșteți puterea acestuia la valoarea necesară prin conectarea unor noi secțiuni din fontă. Dezavantajul acestui design este că, dacă este necesară înlocuirea uneia dintre secțiunile interne care a eșuat, de exemplu, din cauza formării unei fisuri în ea, întreaga structură a cazanului va trebui să fie complet dezasamblată.

Avantajele unor astfel de cazane:

• timp scurt de încălzire a cazanului de la pornire până la temperatura aburului de funcționare;
• eficiență ridicată;
• posibilitatea de a mari puterea cazanului.

Cu toate acestea, cazanele secționale au și dezavantaje:

• Dificultatea reparației.
• Secțiunile nu garantează funcționarea în siguranță a dispozitivului când valori mari presiune ( valorile maxime condiții de lucru: presiune - nu mai mult de 100 kPa, putere - nu mai mult de 200 kW, productivitate - nu mai mult de 4,3 tone de abur pe oră). În astfel de condiții, va fi necesar să ardeți aproximativ 300 kg de cărbune de înaltă calitate în cuptor în 1 oră.

Bloc cazane transportabile

Astfel de cazane de abur au fost folosite pentru prima dată în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, când trupele aveau mare nevoie de dispozitive care nu numai că erau mici ca dimensiuni, dar nici nu necesitau întreținere complexă.

Cazan bloc-modular diesel

În prezent, cazanele de acest tip arată ca unități mobile dimensiuni mici, care includ nu numai unitatea de lucru, ci și echipamentele de control și măsurare necesare pornirii și menținerii condițiilor de funcționare în cazan.

Aceste dispozitive pot fi puse in functiune foarte rapid imediat ce s-au realizat toate conexiunile de comunicare necesare (alimentare cu apa, electricitate sau combustibil, cos de fum). Puterea modulelor moderne atinge câteva mii de kilowați, iar presiunea maximă de funcționare a aburului este de 9 MPa.

În ciuda faptului că modelele cazanelor diferă unele de altele în sistemele de încălzire a apei, toate acestea (cu excepția celor electrice) folosesc o cameră de ardere specială a combustibilului - o cutie de foc.

Cuptor cazan cu abur

Un cazan cu abur nu poate funcționa fără energie termică, care este eliberată atunci când combustibilul este ars în cuptor.

Din punct de vedere structural, această unitate de asamblare este formată din:

• O cușcă formată din țevi verticale, ale căror capete sunt conectate la tamburi de tip colector cu un diametru mic. Aceste butoaie fac parte din întregul sistem de circulație al cazanului de abur.
• Înveliș ignifug izolator termic, atașat la exteriorul cuștii.
• Cărămizi turnate special care acoperă suprafețele din spate ale tuburilor cuștii. Acest design al focarului nu reține cenușa și zgura.

Cu toate acestea, în în ultima vreme Din ce în ce mai mulți consumatori care folosesc cazane de abur în sisteme individuale de încălzire preferă cazanele electrice.

Cazane electrice

Un cazan de abur de acest tip se caracterizează prin:

• ușurință în operare;
• eficienţă;
• prietenos cu mediul;
• functionare silentioasa.

În plus, un astfel de design al cazanului este mult mai simplu decât cel al dispozitivelor care utilizează combustibil solid sau lichid. Cazanele electrice nu trebuie curățate în mod constant de cenușă sau zgură, iar combustibilul în sine nu necesită o pregătire suplimentară specială. În acest fel, veți economisi bani care ar fi fost cheltuiți pentru livrarea combustibilului la domiciliu și care ar fi fost cheltuiți pentru instalarea unei instalații de depozitare a combustibilului.

Prin proiectare cazane electrice sunt impartite in:

1. Dispozitive cu acțiune directă. Ei folosesc apa ca conductor curent electric, care se încălzește conform legii Joule-Lenz.
2. Dispozitive de acțiune indirectă. Ei folosesc, de exemplu, elemente de încălzire ca elemente de încălzire.

Cu toate acestea, dacă vorbim despre prețul cazanelor cu abur de orice tip, acesta este destul de mare. Acest fapt îi face pe unii consumatori (în special din zonele rurale) să-și dorească să creeze un astfel de dispozitiv cu propriile mele mâini. Să ne gândim dacă acest lucru este posibil în principiu?

Realizarea unui cazan de abur cu propriile mâini

Un cazan cu abur este un dispozitiv cu risc ridicat în casă. La urma urmei, conține exces de presiune a aburului, care poate duce la o explozie a cazanului, precum și la temperaturi ridicate și foc deschis, ceea ce poate duce la un incendiu.

De aceea, pentru a face un cazan de casă acasă veți avea nevoie de:

• calcule precise;
• materiale de înaltă tehnologie rezistente la căldură;
• diverse instrumente și echipamente.

Nu uita de diverse sisteme comenzile cu care trebuie să fie echipată centrala pentru a asigura funcționarea sa în siguranță.

Să presupunem, pur teoretic, că tot ceea ce este necesar pentru făcut singur cazan de abur pe care il ai. Atunci ordinea lucrărilor va fi următoarea:

1. Decideți dimensiunile viitorului cazan și sarcina funcțională a acestuia.
2. Găsiți desene gata făcute ale unui astfel de dispozitiv care corespund pe deplin datelor dvs. originale.
3. Studiați cu atenție toată documentația și înțelegeți nuanțele creării unui cazan.
4. Ia necesarul consumabile: tabla de otel grosime 1 mm; tevi din oţel inoxidabil, al cărui diametru variază de la 100 mm la 120 mm; tuburi din oțel inoxidabil cu un diametru de la 10 mm la 30 mm.
5. Din teava de otel Cu un diametru de 100 mm, este necesar să tăiați douăsprezece bucăți de țeavă care vor fi folosite ca camere de fum. Un tub de flacără trebuie să fie realizat dintr-o țeavă de 120 mm. Lungimea tuturor tuburilor depinde direct de dimensiunile cazanului. Veți avea nevoie de foi de oțel pentru realizarea pereților și a pereților etanși.
6. Conductele de fum și flacără sunt introduse în găuri speciale cu diametrul corespunzător, care sunt realizate pe pereții cazanului.
7. După aceasta, capetele tuburilor de fum trebuie evazate și sudate la baza cazanului prin sudare cu argon.
8. Prin sudare, fixați un colector pentru admisia aburului și o supapă de siguranță pe corpul cazanului pentru a elibera automat excesul de presiune din cazan. Centrala dumneavoastră poate funcționa cu o presiune maximă de 4 până la 6 kg/cm2!
9. Izolați cazanul finit pentru a-i crește eficiența folosind azbest din tablă.
10. Asigurați unitatea de producție de abur finită folosind o varietate de cleme.
11. Baza cazanului de abur poate fi o bucată mică de țeavă de oțel cu diametrul de 120 mm. Cu toate acestea, grosimea peretelui unei astfel de țevi trebuie să fie de cel puțin 2,5 mm.

Pe baza asta, nu cred că vei reuși. Prin urmare, nu vă pierdeți timpul și banii, ci pur și simplu vizitați un magazin specializat și achiziționați un dispozitiv de încălzire gata făcut, care vi se va potrivi în ceea ce privește prețul, tipul de combustibil folosit și funcționalitatea.

În partea finală, aș dori să acord puțină atenție caracteristicilor funcționării cazanului.

Cazanul de bricolaj, principiul de proiectare și calculele echipamentelor

Caracteristici de funcționare

Funcționarea cazanelor cu abur necesită un tratament atent al apei, curățarea regulată a cuptorului și controlul funcționării dispozitivului.

1. Pregătirea apei utilizate în funcționarea cazanului. Fiecare apă conține într-o măsură mai mare sau mai mică săruri minerale care, ca urmare a încălzirii, formează depuneri pe suprafețele cazanului. Ca urmare, nu numai că transferul de căldură al combustibilului care arde în apă se deteriorează (eficiența cazanului scade brusc), dar poate apărea și depresurizarea țevilor ca urmare a arderii lor. Prin urmare, înainte de alimentarea cu apă a cazanului, acesta este curățat de săruri prin adăugare reactivi speciali, de exemplu, zeolitul de sodiu. De asemenea, este necesar să eliminați oxigenul dizolvat în apă, deoarece contribuie la coroziunea țevilor.
2. Îndepărtarea cenușii de pe pereții exteriori ai focarului trebuie efectuată periodic (pe măsură ce se acumulează).
3. În prezent, gestionarea cazanelor de abur este realizată de sisteme automate, construit pe semiconductor circuite electronice. La domiciliu, funcționarea cazanului (pornirea, oprirea și reglarea consumului de combustibil) este controlată manual.

Astfel, cazanele cu abur sunt capabile să furnizeze căldură, apă caldă și energie electrică (vorbim de centrale termice) blocurilor întregi de clădiri de locuit, putând funcționa și în gospodării individuale. În acest ultim caz, puteți, în mod independent, deoarece nu depindeți de sistemul centralizat de încălzire și de alimentarea cu apă caldă, puteți seta timpul de funcționare a cazanului și regim de temperatură.

Acest lucru vă va permite să reduceți semnificativ costurile de încălzire și apă caldă.În plus, aceste dispozitive sunt ușor de operat și necesită intervenție umană minimă. Cazanele sunt, de asemenea, dispozitive foarte sigure, deoarece sunt echipate cu sisteme speciale care previn situațiile de urgență!

Principiul de funcționare și proiectarea unui cazan cu abur

Un cazan cu abur este un dispozitiv care conține un focar. În ea are loc arderea combustibilului solid sau în mișcare, urmată de eliberarea de căldură. Datorită acestei călduri, apa din cazan este încălzită și din aceasta se generează abur (saturat sau supraîncălzit). Aburul care iese are o presiune mai mare decât cea atmosferică și este folosit pentru nevoi industriale.

Pentru ca un cazan cu abur să își îndeplinească eficient funcția principală, este necesar să îl selectați în funcție de dimensiunea zonei de încălzire a spațiilor rezidențiale.

În general, structura cazanului arată astfel. Tamburul situat în partea superioară a cazanului este conectat la colectoarele situate în partea inferioară a acestuia folosind țevi inferioare (acestea nu sunt încălzite). Colectorii sunt conectați la tambur folosind țevi de ridicare. Conductele de ridicare sunt situate în zona de ardere a combustibilului. Prin conducte se ridică un amestec de abur și apă, iar în separator acest amestec este separat în componentele sale. Aburul intră în linia de abur, iar apa se întoarce în tambur și participă din nou la procesul de generare a aburului.
Componentele și structura unui cazan cu abur

• dispozitive de încălzire (conducte, calorifere, baterii, registre);
• conductele principale;
• supape de control și închidere;
• pompe;
• controale;
• automatizare.

Un exemplu de organizare a încălzirii cu abur.

Proiectarea unui cazan cu abur implică prezența diferitelor țevi și vase. Conductele și vasele de diferite diametre sunt conectate între ele prin laminare sau sudură. Cazanele au trape speciale care fac posibilă curățarea și inspectarea colectoarelor și a tamburului. In interiorul cazanului sunt doua spatii: apa si abur. Rezervorul de apă este umplut cu apă, iar rezervorul de abur este umplut cu abur. În spațiul de abur al cazanului există un separator care separă aburul de umiditate. Dispozitivul separă aceste două spații cu o oglindă de evaporare.

Componenta principală a unui cazan cu abur este focarul. Procesul de ardere are loc în el. Aceasta este o celulă din conducte verticale, care sunt conectate prin deschideri de evacuare la tamburele colectoare incluse în circulația cazanului. Exteriorul focarului este căptușit cu materiale ignifuge și termoizolante. Cărămizi speciale sunt plasate între țevi și carcasa lor. Aceste cărămizi deschid suprafețele frontale ale țevilor, dar le închid pe cele din spate, drept urmare zgura și cenușa nu rămân pe pereții focarului.

Când utilizați combustibil solid, acesta este situat pe grătar. Aerul pătrunde în combustibilul zdrobit prin orificiile de aer. Când cărbunele de cocsificare, acesta trebuie agitat periodic, astfel încât alimentarea cu aer să nu se oprească.

Când se utilizează combustibil mobil (praf de cărbune, păcură, gaz combustibil), acesta este introdus în cuptor cu ajutorul unui arzător. În acest arzător, fluxurile de aer puternic vârtejoase sunt amestecate cu fluxul de combustibil care intră.

Comenzile asigură pornirea și oprirea automată a generatoarelor de abur conform unui program prestabilit, memorând cauza originală a accidentului, ajustând nivelul apei în tambur și presiunea aburului. Acest sistem vă anunță automat când apare o urgență. Așadar, de exemplu, dacă centrala este suprasaturată cu apă sau dacă există o creștere puternică a presiunii aburului, dacă cazanul are scurgeri de apă și alte situații de urgență, sistemul va porni automat alarma.

Tipuri și proiectare de cazane cu abur, randamentul acestora
Pentru a înțelege structura cazanului, trebuie să cunoașteți principiile după care sunt împărțite între ele:

1. După metoda de deplasare a amestecului abur-apă. Pe baza acestui principiu, există două tipuri de cazane: cu circulație naturală și forțată.
2. După metoda de returnare a condensului din cazane, există două tipuri: închis și deschis.
3. Conform principiului mișcării mediului care participă la schimbul de căldură (abur, apă, gaze de ardere), există cazane cu tuburi de apă și tuburi de foc.

Diagrama de proiectare a cazanului de abur.

Există două tipuri de cazane: cu tub de apă și cu tub de gaz. Au design și eficiență diferite. Cazanele cu tuburi de gaz sunt cele in care gazele se misca in interiorul tuburilor de fum si flacara, incalzind apa. Ele se sprijină pe pereții laterali ai focarului. În cazanele cu tuburi de apă, apa se deplasează prin țevi, iar gazele le spală din exterior. Cazanele cu tuburi de apă sunt atașate de cadrul unei clădiri sau cazan.

În prezent produc în principal cazane de abur din seriile DE, KE, ME. Nu numai că au dispozitive diferite, ci funcționează și cu combustibili diferiți. Cazanele din seria DE au randament ridicat și funcționează cu combustibil gazos și păcură, în timp ce seria KE funcționează cu combustibil solid.

Principiul de funcționare și proiectarea unui cazan cu abur
Căldura generată în cuptor, degajată de gazele de ardere, merge către suprafețele de încălzire (încălzitor cu abur și conducte de fierbere). Există două tipuri de suprafețe de încălzire: radiative și convective. Suprafețele de încălzire convectivă includ următoarele elemente: schimbătoare de căldură de contact, economizoare de apă, încălzitoare de aer. Acestea sunt menite să crească eficiența instalației, să reducă pierderile de căldură cu gazele de eșapament și să reducă consumul de combustibil.

Principiul de funcționare al unui cazan cu abur.

Calitatea apei este de mare importanță în funcționarea cazanelor cu abur. Ele pot fi folosite doar apă curată fara impuritati. Prin urmare, înainte de a intra în cazan, apa trebuie să treacă curatare chimicași dezaerare (gazele sunt îndepărtate din apă). Abia după aceasta apa devine hrănitoare.

După aceasta, apa de alimentare este pompată în economizorul de apă de către pompa de alimentare. Acolo este încălzit de gazele de ardere și intră în partea superioară a tamburului, unde se amestecă apa de alimentare și apa cazanului.

O parte din apa cazanului din tamburul superior coboară în cel inferior prin conducte numite conducte cazan. În partea superioară a tamburului, gazele de ardere au temperaturi scăzute, iar în partea inferioară au temperaturi ridicate. Astfel, apa este încălzită și, împreună cu amestecul de abur-apă, urcă în tamburul superior prin conductele de ridicare.

A doua parte a apei cazanului din tamburul superior trece prin conductele inferioare, care sunt situate în afara cuptorului, apoi este trimisă spre redistribuire prin colectoare. După aceasta, apa cazanului din conductele de ecran este încălzită, rezultând formarea unui amestec de abur-apă și a bulelor de abur, care sunt trimise în tamburul superior.

Calea de mișcare a lichidului de răcire se numește circuit de circulație.

Diagrama unui sistem de încălzire cu două conducte.

În tamburul superior al cazanului de abur, aburul produs în suprafețele de încălzire prin evaporare trece printr-un separator, de unde sunt eliberate picături de apă din acesta. Acest lucru produce abur uscat saturat și crește eficiența. Acest abur este furnizat consumatorului printr-o conductă de abur. Acest abur poate trece prin aceeași linie de abur până la supraîncălzitor, unde este încălzit la o temperatură mai mare menținând în același timp presiunea.

În timpul funcționării cazanelor cu abur, nivelul apei din tamburul superior fluctuează constant între pozițiile cea mai înaltă și cea mai joasă. Acest lucru este destinat creșterii eficienței cazanelor cu abur. Volumul de apă care se află între aceste două niveluri este rezervat pentru funcționarea neîntreruptă a cazanului atunci când nu intră apă în el. Pentru a crește eficiența unui cazan cu abur, sunt instalate încălzitoare de aer.

Determinarea poziției nivelului de apă maxim sau așa-numitul cel mai înalt admis în tamburul cazanului de abur se efectuează pentru a preveni intrarea apei în supraîncălzitor.

Țevile de cupru sunt durabile, fiabile și practice. O astfel de conductă este capabilă să reziste la temperaturi ridicate ale lichidului de răcire.

Determinarea poziției nivelului minim sau cel mai scăzut admisibil al apei în tamburul cazanului cu abur se efectuează pentru a preveni supraîncălzirea suprafeței metalice a pachetului cazanului și a tamburului superior, precum și pentru a asigura un flux stabil de apă în partea inferioară. conducte.

Proiectarea cazanelor de abur prevede circulația apei. Poate fi natural și forțat. Circulația naturală în cazanele de abur, pe care o asigură proiectarea acestora, este asigurată de diferitele densități ale aburului și apei. Densitatea amestecului de abur-apă din conductele de ridicare este mai mică decât densitatea apei din conductele de coborâre. Dar temperatura și presiunea sunt aceleași în toată conducta. În plus, aburul este un gaz care tinde întotdeauna în sus.

Circulația forțată în cazanele de abur se realizează cu ajutorul pompelor speciale.

Tulburările de circulație pot apărea:

• ca urmare a încălzirii neuniforme a suprafeței de evaporare ca urmare a zgurii țevilor;
• ca urmare a distribuției neuniforme a apei de-a lungul conductelor colectoare și a ecranului din cauza contaminării acestora cu nămol etc.

Termeni munca sigura cazane cu abur
Condiția principală pentru funcționarea în siguranță a unui cazan cu abur și creșterea eficienței acestuia este menținerea temperaturii suprafete metalice incalzire pt nivelul dat. Acest lucru se realizează datorită funcționării continue a lichidului de răcire în interiorul conductelor încălzite, care este asigurată de proiectarea acestuia (are loc răcirea intensivă a acestor suprafețe de încălzire). Acest lucru este necesar deoarece gazele de ardere ies la temperaturi foarte ridicate. Lichidul de răcire trebuie să elimine în mod constant căldura de pe pereții țevilor, care sunt încălzite de căldura cuptoarelor de ardere. Dacă nu există suficientă îndepărtare a căldurii din țevi, metalul se supraîncălzește, își pierde rezistența și eficiența scade. Pot apărea fistule și ulcere. Cele mai multe cea mai proasta varianta- aceasta este o ruptură de conductă și o oprire de urgență a cazanului.

Atitudinea neglijentă a personalului față de funcționarea echipamentului cazanului este inacceptabilă. Ca rezultat, nu numai că poate apărea o scădere a eficienței, dar poate fi eliberată apă din tambur. Aburul va intra în conductele de jos, se va forma cavitație, iar tamburul superior și conductele se vor supraîncălzi. În cele din urmă va avea loc un accident.

Proiectarea și principiul de funcționare a cazanelor cu abur

Instalațiile de cazane care generează abur din apă merită o atenție deosebită. Ele sunt rareori folosite pentru a încălzi clădirile; încălzirea este de obicei funcția lor secundară. Sarcina principală Unități similare sunt folosite pentru a produce abur pentru diferite procese tehnologice. În funcție de parametrii necesari de abur la ieșire, este selectat un dispozitiv de cazan de abur care furnizează acești parametri.

Principiul de funcționare și tipurile cazanelor cu abur

Daca scopul instalatiilor de incalzire este de a incalzi apa pentru a incalzi casa impiedicand in acelasi timp fierberea acesteia in rezervorul cazanului, atunci functionarea unui cazan cu abur rezolva problema inversa. Constă în direcționarea întregii energii termice a combustibilului ars pentru a fierbe apa și a o evapora. Unele procese tehnologice cere temperatură ridicată abur, deci a treia etapă a funcționării unității este încălzirea acesteia la această temperatură (supraîncălzire). Principalii indicatori de funcționare ai generatoarelor de abur sunt presiunea și productivitatea, care se exprimă în tone pe oră.

Proiectele acestui tip de echipamente termice sunt diferite, dar principiul de funcționare al unui cazan cu abur rămâne neschimbat: atunci când ardeți combustibil lichid sau gaz natural în cuptor, transferați toată căldura de ardere în apă care trece prin schimbătorul de căldură pentru pentru a-l evapora și a-l trimite consumatorilor. Conform metodei de transfer de căldură în generatoarele de abur, se folosesc schimbătoare de căldură:

• tuburi de foc (tuburi de fum);
• tub de apă

Au unul caracteristică generală: acestea sunt conducte fabricate în diverse instalatii diferite secțiuni și forme. Unul dintre mediile care participă la procesul de transfer de căldură se deplasează în interiorul țevilor, iar în exterior sunt spălate de al doilea mediu. În schimbătoarele de căldură cu tuburi de foc, produsele fierbinți de ardere trec înăuntru, încălzind apa din rezervorul cazanului până la o stare de formare a aburului. Totul se întâmplă invers într-o unitate cu tuburi de apă, unde apa circulă prin serpentine și este încălzită din exterior de o flacără a arzătorului și gaze de ardere.

Instalatii de tuburi de foc

Figura prezintă proiectarea unui cazan de abur cu un schimbător de căldură cu trei treceri cu tub de foc. Trei treceri - asta înseamnă că gazele de ardere, înainte de a fi eliberate în exterior, vor face trei treceri prin tuburi spălate cu apă. Prima cursă este camera de ardere în sine, unde temperatura este cea mai ridicată. La capătul său, gazele își schimbă direcția, intrând în conductele celei de-a doua și apoi a treia cursă. Această mișcare a produselor de ardere este încurajată de funcționarea ventilatorului plus tirajul natural al coșului de fum.

Nivelul apei din rezervorul cazanului cu acest design este instabil, deoarece în timpul procesului de încălzire o parte din aceasta fierbe și intră sub formă de abur într-un aparat care separă picăturile mici - un separator. Separarea lichidelor trebuie făcută, în caz contrar, în conductele de abur se vor produce ciocănii de apă care conduc la consumatori, ceea ce va duce la distrugerea acestora. Lipsa de apă din manta trebuie completată în mod constant pentru aceasta, se folosește pompa de alimentare pentru cazanul de abur.

Important! Particularitatea oricărui generator de abur este că nu pot fi alimentate apa rece, fiecare producător își indică temperatura minimă individual pentru produsul său.

Apa de alimentare este încălzită în două moduri:

1. Folosind un schimbător de căldură cu plăci suplimentar, care preia energie din aburul produs pentru încălzire.

2. Prin intermediul unui economizor instalat la evacuarea gazelor de ardere a unității. Economizorul scade și mai mult temperatura produselor de ardere, încălzind astfel apa de alimentare. Metoda crește eficiența generală a generatorului cu 3-6%.

Unități cu tuburi de apă

Un alt design al cazanului de abur este cu un schimbător de căldură spiralat cu tub de apă. Aici, gazele de ardere fac și mai multe treceri înainte de a părăsi unitatea. Dispozitivul arzator este plasat in centru, in interiorul serpentinei de apa. Cu o astfel de organizare a încălzirii, formarea de abur în bobină are loc destul de repede, iar productivitatea instalației este în general mai mare. Dar aici se află un dezavantaj: cea mai mică întârziere în reîncărcarea bobinei va duce la arderea conductelor și va duce la o urgență. Circuitele cu tuburi de foc nu au acest dezavantaj, dar sunt mai inerțiale și au dimensiuni mai mari.

Separat, trebuie reținute cerințele pentru calitatea apei de completare. Tehnologia procesului și proiectarea cazanelor cu abur sunt de așa natură încât trebuie să treacă prin mai multe etape de pregătire:

• Curățarea și aducerea la calitatea băuturilor.
• Desalinizarea chimic.
• Îndepărtarea bulelor de aer prin mijloace termice sau chimice (dezaerare).

Nota: la alegerea dezaerării termicÎn același timp, problema încălzirii apei de alimentare este rezolvată, deoarece în dezaerator se încălzește până la 70-80 ºС.

În ciuda măsurilor de tratare a apei, cazanul cu abur necesită curățarea periodică a calcarului, care încă apare pe suprafețele de schimb. Operația se numește „purjare” și se efectuează în diverse modurişi constă în spălarea sub presiune a conductelor schimbătorului de căldură.

Concluzie

Generatoarele de abur sunt dispozitive destul de complexe și consumatoare de energie utilizate în producție industrială. Pentru a evita situațiile de urgență, instalarea, punerea în funcțiune și exploatarea acestora trebuie efectuate de personal bine instruit, înalt calificat.

Merită să folosiți încălzirea cu abur într-o casă privată? Prezentare generală a cazanelor de mare putere Cum se face o turbină cu abur

Care este principiul de funcționare al cazanelor cu abur?

Cazanele cu abur sunt echipamente specializate pentru producerea aburului din lichide, în principal apă. Aburul este utilizat în diverse domenii de producție, energie și sisteme de încălzire, de ex. clădiri industriale, instituții în dificultate conditiile climatice. Utilizarea aburului este justificată pentru măsurile de dezinfecție în instituțiile medicale. În funcție de sarcini, există unități industriale de generare de abur și cazane concepute pentru uz casnic. Aceste unități pot funcționa cu diverse surse de energie termică. Există dispozitive care generează abur prin reciclarea excesului de căldură primită de la marile fabrici industriale. Selectarea echipamentului necesar generator de abur trebuie să se bazeze pe cunoașterea principiilor de funcționare ale acestor dispozitive și a clasificării lor.

Cazan de abur, pentru ce este?

Cazanele cu abur, in functie de scopul lor, sunt folosite in anumite zone in care utilizarea aburului este necesara pentru a respecta ciclul tehnologic de productie sau in unele proiecte de sisteme de incalzire.

Echipamentele care generează abur sunt împărțite în următoarele tipuri:

• cazane de abur pentru scopuri energetice (utilizate la centralele electrice pentru a antrena turbinele care generează energie electrică);
• cazane de abur de tip industrial (producerea de abur pentru operatii tehnologice in productie);
• echipamente cazane cu abur destinate încălzirii, spălătoriilor, funcționării unităților de dezinfecție;
• cazane de recuperare care produc abur prin extragerea căldurii din gazele de ardere supraîncălzite generate ca urmare a producției în industria metalurgică și chimică.

Cazan industrial cu abur

Cele mai puternice dispozitive sunt folosite în sectorul energetic, producând până la 5000 de tone de abur pe oră la o presiune de aproximativ 280 kgf/cm2. Aburul se obtine supraincalzit la o temperatura de 500 C. dupa care intra in unitati de turbina, unde energia termica este transformata in energie mecanica.

Cazanele cu abur pentru sistemele de încălzire produc abur de joasă presiune, cel mai adesea în stare saturată. Acest tip de încălzire este indicat să fie folosit pe vreme foarte rece zonele climatice, pentru a preveni înghețarea sistemului de încălzire, în special a ciclului de circulație al acestuia.

Unele unități beneficiază de funcționarea unui cazan cu abur, care încălzește clădirea și furnizează abur spălătoriilor. Uneori, generatoarele de abur sunt instalate acolo unde este posibil să se utilizeze gaze la temperatură ridicată, această decizie vă permite să economisiți cantități semnificative în timpul sezonului de încălzire.

Cazanele cu abur și principiile lor de funcționare diferă semnificativ de sistemele de încălzire a apei. Funcționarea unităților generatoare de abur se bazează pe încălzirea apei și transformarea ulterioară a acesteia în abur.Încălzirea se realizează folosind degajarea de căldură din arderea materialelor combustibile, cel mai adesea se utilizează gaz natural sau cărbune. Cazanul produce intotdeauna abur sub presiune in exces si in functie de scopValoarea sa variază foarte mult și poate varia de la 1 kgf/cm2 la câteva sute de kgf/cm2.

Schema de funcționare a cazanului de abur

Funcționarea unor astfel de dispozitive este asociată cu un anumit pericol, deoarece aburul este un mediu compresibil, iar în cazanele de un anumit tip se află în volume mari în stare comprimată și, prin urmare, fiabilitatea echipamentului este reglementată de GOST-uri speciale. Principalul factor de fiabilitate se datorează absenței depresurizării și eliberării unei mase mari de abur încălzit în spațiul din apropiere.

Află cum poți faceți un cazan de piroliză cu propriile mâini.

Cum să-ți dai seama care este cel mai bun șemineu din fontă ardere îndelungată? Totul este posibil aici.

Echipamentele moderne sunt mai sigure datorită utilizării schemelor de proiectare a cazanelor în care formarea aburului are loc în volume mici, dar la viteză mare, adică nu se acumulează mase semnificative de apă vaporoasă. Totuși, siguranța instalațiilor de abur depinde de controlul parametrilor de presiune și temperatură și de nivelul de automatizare care evacuează excesul de abur și oprește încălzirea în caz de urgență.

Diferențele și tipurile de echipamente cu abur

În ciuda faptului că principiul de funcționare al tuturor cazanelor se bazează pe transferul căldurii de ardere a substanțelor inflamabile în apă pentru trecerea acesteia într-o stare de vapori, abordarea de proiectare în unitățile generatoare de abur este diferită.

Principalele tipuri de echipamente:

• cu metoda de generare a aburului cu conducte de gaz;
• cu metoda conductei de apă.

Cazanele cu tuburi de gaz asigură producerea de abur în felul următor . Corpul cilindric al cazanului conține conducte prin care are loc arderea sau prin care trec gazele de ardere încălzite. Aceste conducte transferă căldura în apă, care apoi se transformă în abur. Aceste unități sunt împărțite în cazane cu tuburi de flacără sau de fum. Tipul de flacără implică procesul de ardere a combustibilului direct în țeavă în sine, pentru aceasta, la intrarea acesteia este instalat un arzător supraalimentat, care permite combustibilului să ardă uniform pe toată lungimea țevii. În tuburile de fum, arderea nu are loc, iar căldura este transferată în apă prin furnizarea de gaz încălzit (produși de ardere) în ele. Adică, teoretic, are loc procesul de reciclare a excesului de căldură din produsele de ardere. Procesul de evaporare are loc în partea superioară a cilindrului, iar aburul acumulat este eliberat treptat în conducta principală printr-o supapă de bypass proiectată pentru presiunea necesară.

Cazan cu metoda de producere a aburului cu tub de gaz

Schemele de utilizare pentru cazanele cu o metodă de ardere de transfer de căldură sunt concepute astfel încât temperatura gazului de ieșire să fie de cel puțin 150 C pentru a asigura tirajul ulterior în coșuri.

În cazanele cu tuburi de gaz, aburul se formează direct în corpul dispozitivului în sine, din acest motiv rezervorul cazanului este un rezervor de stocare pentru o masă mare de abur sub presiune în exces. Acest fapt limitează caracteristicile de putere ale unităților, deoarece în cazul generării de abur sub presiune ridicată, vasul unității se poate rupe și elibera instantaneu o masă mare de substanță vaporoasă. Puterea cazanelor cu tub pe gaz este limitată și este de aproximativ 400 kW, presiunea de lucru nu este mai mare de 10 kgf/cm2.

Generatoarele de abur cu tuburi de apă au principiul de funcționare opus. În ele, căldura de ardere a combustibilului este transferată în conductele în care se află apa, ca urmare a fierberii și trece în stare de vapori. Locația conductelor de fierbere și metoda de circulație a apei prin acestea depind de caracteristicile de proiectare.

Cele mai comune scheme ale generatoarelor de abur cu tuburi de apă:

Circuitul tamburului

Dispozitive cu tambursunt orizontale sau verticale. constau dintr-o cutie de foc, deasupra căreia sunt țevi de conducte care intră într-un tambur care acumulează abur gata preparat. T Căldura de ardere a combustibilului este transferată în țevi, în ele se formează abur saturat, iar apa neevaporată este separată în tambur, care este returnată înapoi în țevi. Lichidul poate fi trecut prin ele de până la 30 de ori și depinde de tipul unităților. Cazanele cu circulație naturală a apei funcționează pe principiul ridicării straturilor de apă încălzită și sunt considerate mai puțin productive. În generatoarele cu tuburi de apă circulante, numărul de rulări este redus și debitul de abur finit este crescut, în timp ce este necesar mai mult combustibil pentru a asigura rata de formare a aburului. Designul cazanelor poate fi orizontal sau vertical. Modelele orizontale folosesc un singur tambur pentru a primi abur, în timp ce soluțiile verticale permit mai multe tamburi.

Cazan cu tambur cu metoda de generare a aburului cu tub de apa

Design-urile moderne prevăd instalarea de ecrane de radiații în focar, permițând selectarea energiei radiante în timpul arderii și producția suplimentară de abur. Dispunerea geometrică a țevilor în carcasa cazanului afectează direct rata de încălzire și formarea aburului, economisind în același timp combustibil.

La fel ca în cazanele cu tub de gaz, temperatura gazului nu trebuie să fie mai mică de 150 C pentru a evita deteriorarea tirajului. În instalațiile industriale mari, aspiratoarele de fum sunt folosite pentru a îndepărta produsele de ardere.

Pentru a produce abur supraîncălzit la temperatura necesară, este instalat un supraîncălzitor. Designul său seamănă cu o conexiune de mănunchi de țevi, le este furnizat doar abur saturat, iar la ieșire iese în stare supraîncălzită. Încălzirea se realizează și prin gaze de ardere.

Schema cu flux direct

Unitățile cu flux direct sunt proiectate astfel încât apa furnizată țevilor să treacă fără circulație și în acest timp să aibă timp să se transforme în stare de vapori. Acest tip de cazan este cel mai productiv.

O instalație complexă de generare a aburului conține un separator special, a cărui sarcină este să elimine componenta lichidă a amestecului de vapori. Acest lucru este esențial pentru consumatorii care au nevoie de abur uscat. Conținutul fazei lichide a apei afectează transferul de căldură și poate duce la efecte de condens în componentele principale, rezultând riscul de lovitură de berbec în sistem.

Diagrama unui cazan cu trecere o dată cu o metodă de generare a aburului cu tub de apă

Cazanele cu tuburi de apă, spre deosebire de cazanele cu tuburi de gaz, necesită un tratament atent al apei, deoarece în timpul formării aburului poate apărea depunerea de sare pe suprafata interioara conducte Acest lucru duce la o scădere a productivității sau la situații de urgență din cauza epuizării. Tratarea apei implică îndepărtarea oxigenului dizolvat și înmuierea apei cu substanțe chimice speciale. La funcționarea cazanului într-un circuit închis, de exemplu într-un sistem de încălzire, tratarea apei se efectuează o singură dată. Dacă se asigură un aport constant de abur gata, atunci completarea se efectuează numai cu apă pregătită.

Combustibilul pentru cazanele cu abur poate fi:

• gaz natural;
• cărbune;
• motorină;
• electricitate;
• păcură;
• energie atomica.

Cazanele cu abur cu randament redus utilizate pentru încălzirea diferitelor zone folosesc cel mai adesea gaz natural, cărbune sau motorină.

Pentru ce încăperi este potrivită încălzirea cu abur?

Încălzirea cu abur este utilizată în anumite cazuri, în principal atunci când este recomandabil să se utilizeze energia gazelor de ardere din orice producție. De regulă, zonele de producție (ateliere, ateliere, încăperi utilitare, garaje) sunt cel mai adesea încălzite.

În prezent, încălzirea cu abur a spațiilor rezidențiale este rar utilizată, deoarece este dificil de reglat temperatura și există pericolul de arsuri cu abur dacă sistemul de încălzire este deteriorat.

Cazanele cu abur care funcționează pe cărbune, gaz sau motorină sunt instalate în acele încăperi în care este necesară stabilirea unei anumite temperaturi într-o perioadă scurtă de timp. Acest lucru se explică prin inerția scăzută a sistemelor de abur și producția mare de energie termică. Aburul, pe lângă faptul că își transferă căldura, transferă un tip latent de energie termică în timpul condensării sale, care a fost obținută în timpul procesului de evaporare. Adică, energia termică este transferată nu numai prin răcirea masei de abur, ci și prin condensarea acestuia.

Să aflăm cât de profitabil este Cumpărați cuptoare pentru garaj și nu faceți o greșeală când alegeți.

În ce scopuri, ce standarde etc., puteți afla în articolul să gătiți o sobă cu burtă pentru un garaj.

Schema de încălzire cu abur a casei

Avantajele încălzirii cu abur:

• pot fi folosite calorifere de o suprafață mai mică datorită ∆t mare;
• atingerea rapidă a temperaturii camerei necesare;
• volumul mic de apă condensată în conducta de retur permite utilizarea conductelor cu diametru mic;
• posibilitatea de a reduce costurile de încălzire dacă este posibilă utilizarea gazelor de ardere într-un generator de abur.

• incapacitatea de a regla temperatura radiatoarelor;
• posibilitatea de arsuri la atingerea elementelor sistemului de încălzire (temperatura 120-130 C);
• nivel ridicat de zgomot al cazanelor cu abur;
• pierderi de căldură în conducte.
• Cazanele cu abur și specificațiile pentru funcționarea lor trebuie selectate în funcție de sarcinile atribuite și de fezabilitatea financiară a utilizării lor.

Cazan de abur, pretul depinde de volum

Echipamentele de generare a aburului sunt specifice și, pe lângă aplicațiile industriale și energetice, pot fi utilizate ca alternativă la încălzirea apei în spații nerezidențiale supuse cerințelor de proiectare ale acestui sistem.

Principiul de funcționare a unui cazan cu abur (video)

În acest videoclip veți afla cum funcționează cazanul de abur.

Cazan de abur este o unitate concepută pentru producerea continuă de abur cu anumiți parametri ca urmare a transformării oricărui tip de energie în căldură. Cea mai comună sursă de energie termică folosită pe nave este combustibilul solid și lichid. ÎN ultimii ani Căldura de la gazele provenite de la motoare este din ce în ce mai folosită ardere internă(la cazane de recuperare) si avand o temperatura de 300-450 C. Uneori se foloseste energie electrica (in cazane electrice) si energia nucleara (in reactoare de nave) pentru producerea aburului.
În majoritatea cazanelor cu abur, aburul se formează ca urmare a transferului căldurii eliberate în timpul arderii combustibilului în cuptor la substanța de lucru - apa.
Următoarele procese au loc într-un cazan cu abur, având ca rezultat producerea continuă de abur de apă: cuptor— arderea combustibilului în cuptorul cazanului; aerodinamic— alimentarea cu aer a cuptorului și îndepărtarea produselor de ardere a combustibilului din coșurile de fum; transfer de căldură— transferul de căldură de la gaze la apă prin suprafața de încălzire; hidrodinamic- miscarea (circularea) a apei si aburului in interiorul cazanului, de-a lungul suprafetei sale de incalzire.
Aceste procese sunt strâns legate între ele și sunt însoțite de efecte secundare precum coroziunea metalelor, formarea de depuneri, deteriorarea rezistenței elementelor cazanului și altele, care afectează funcționarea fără probleme și economică a cazanelor cu abur.
Cazanele de abur instalate pe nave sunt împărțite în tub de foc, tub de apă și combinate. ÎN cazane cu tub de foc Gazele de ardere fierbinți trec în interiorul tuburilor de fum, care sunt spălate la exterior cu apă. ÎN cazane cu tuburi de apa Apa și aburul se deplasează prin conductele de încălzire a apei, iar din exterior sunt spălate de gazele fierbinți. ÎN cazane combinate elementele de proiectare ale cazanelor cu tuburi de foc și tuburi de apă sunt combinate - într-o parte a suprafeței de încălzire, gazele se deplasează în interiorul conductelor, iar apa le spală din exterior, în cealaltă parte, apa circulă prin conducte, iar gazele se spală ei din exterior.
Un cazan modern este format din următoarele componente principale: o carcasă cu o suprafață de încălzire dezvoltată; cadru și fundație; zidărie; izolație și placare; dispozitiv intratimpanic; economizor de apă; supraîncălzitor și desurîncălzitor; focare cu dispozitiv de ardere; încălzitor de aer cu conducte de aer; cosuri de fum cu coș de fum; fitinguri și instrumente.
Centrala de cazane a unei nave include de obicei mai multe cazane de abur. Asigurarea funcționării normale a acestora se realizează folosind următoarele sisteme: alimentare cu energie, alimentare cu combustibil, alimentare cu aer și eliminarea gazelor, purjare, tratare a apei, suflare a funinginei, monitorizare, reglare și management. Funcționarea fiecărui sistem este asigurată de diverse mecanisme și dispozitive care îndeplinesc funcții specifice.

Figura de mai sus arată cea mai simplă schemă Cazan cu tuburi de apă cu abur care funcționează pe combustibil lichid, cu aerotermă, economizor și supraîncălzitor. Cazanul este format din apă 2 si abur-apa 14 tobe conectate între ele prin conducte de încălzire a apei 3 .
Cuptorul cazanului este conceput pentru a arde combustibil Tîn fluxul de aer ÎN. Este format dintr-un spațiu de ardere (camera de ardere) / și un dispozitiv de ardere 15 . Căldura gazelor este transferată în apă din focar și coșuri 5 , care sunt, de asemenea, concepute pentru a direcționa fluxul de gaze în coșul de fum, situat în spatele suprafeței de încălzire a cozii și care se termină într-un coș de fum prin care gazele G sunt eliberate în atmosferă. Suprafețele de încălzire a cozii sub forma unui economizor și a unui încălzitor de aer sunt elemente importante ale cazanelor marine moderne cu abur, permițând o eficiență ridicată a cazanului datorită utilizării mai complete a căldurii gazelor de eșapament și, în consecință, scăderii temperaturii acestora. La instalarea unui economizor sau încălzitor de aer, temperatura gazelor de evacuare este adusă la 10-160 C, iar în unele cazuri până la 125-130 C, astfel încât suprafețele de încălzire ale economizorului și încălzitorului de aer funcționează în condiții relativ temperaturi scăzute gaze de ardere.
Pentru încălzirea aerului ÎN cheltuită pentru arderea combustibilului este deservită de un încălzitor de aer 7 . Aerul încălzit este furnizat prin conducta de aer 4 la dispozitivul de ardere 15 . În timpul funcționării cazanului, aburul este evacuat continuu prin robinetul principal de închidere 10 . Pentru a menține un anumit nivel (de lucru) de apă în interiorul cazanului, acesta din urmă este alimentat în mod constant prin supapa de alimentare 12 . O scădere a nivelului apei sub nivelul admis poate duce la supraîncălzirea pereților cazanului care nu sunt spălați cu apă și la ruperea acestora. Nivelul apei este controlat cu ajutorul indicatoarelor de apă 13 instalat pe partea frontală a cazanului de abur.
Cazanul de abur are două căi separate - abur-apă și aer-gaz. Suprafața de apă care separă spațiile de abur și apă din cazan se numește suprafață de evaporare.
În timpul funcționării, presiunea din cazan poate crește peste cea calculată (permisă). Pentru a preveni un accident care s-ar putea produce în acest caz, pe cazanul de abur este instalată o supapă de siguranță 11 . Presiunea aburului din cazan este monitorizată cu ajutorul unui manometru 9 .
Elementele cazanului enumerate mai sus sunt minimele necesare pentru a asigura producția de abur pe termen lung.
Pentru a crește eficiența de funcționare a unei centrale electrice cu abur, se utilizează abur supraîncălzit, care este produs de un supraîncălzitor 6 amplasat în coșul cazanului. În acest scop, apa de alimentare care intră în cazan este preîncălzită într-un economizor. 5 , pentru care se folosește căldura gazelor de ardere. Economizorul este instalat și în coșul cazanului. Apa de alimentare poate fi preîncălzită în încălzitoarele de apă care utilizează căldura din aburul evacuat de la mașinile auxiliare ale navei. Apa încălzită de la încălzitorul de apă este trimisă prin conducte la economizor, unde este încălzită în continuare. Din economizor, apa încălzită intră în cazan. Cazanul de abur este instalat pe fundație 16 .

Aburul rezultat poate fi utilizat în diferite moduri. De exemplu, poate învârti turbinele cu abur. Lichidul de răcire dintr-un cazan cu abur sunt gaze care se formează atunci când combustibilul este ars. Cazanele cu abur au un principiu de funcționare foarte interesant, despre care va fi discutat în acest articol.

Din punct de vedere structural, cazanele pot diferi destul de mult unele de altele, cu toate acestea, producătorii autohtoni produc în principal cazane în formă de U, iar acestea vor fi discutate. Un astfel de cazan este format din doi arbori prismatici, care sunt conectați în partea superioară printr-o conductă de gaz. Camera de ardere este un ax mai mare, dimensiunea depinzând de puterea cazanului și de tipul de combustibil folosit, în timp ce pereții camerei de ardere sunt acoperiți cu țevi speciale (ecrane de ardere), care sunt încălzite prin radiație directă. Cel de-al doilea ax este de dimensiuni mai mici și este un coș convectiv în care are loc schimbul de căldură.

Combustibilul arde în cuptor la temperaturi de până la 1900 de grade Celsius. Dar gazele ajung la axul convectiv la o temperatură mult mai scăzută - aproximativ 800 de grade, restul energiei a fost deja absorbită de ecranele de ardere. După trecerea prin coș, temperatura fumului scade la aproximativ 100 de grade, iar produsele de ardere sunt îndepărtate din cazan, deoarece utilizarea ulterioară devine neprofitabilă din punct de vedere economic.

În general, principiul de funcționare al unui cazan cu abur este următorul. Când combustibilul arde, se generează căldură, care este transferată în apă cu ajutorul schimbătoarelor de căldură. În acest caz, apa este imediat încălzită aproape până la punctul de fierbere, apoi are loc formarea de abur în a doua fază, după care are loc o încălzire suplimentară a aburului. Toate acestea se întâmplă în dispozitive de încălzire separate în interiorul cazanului. Încălzirea suplimentară a aburului are loc într-un schimbător de căldură situat în focarul cazanului. Supraîncălzitorul este o parte foarte importantă a cazanului, deoarece este expus constant la temperaturi foarte ridicate, ceea ce înseamnă că trebuie să fie de foarte înaltă calitate și fiabil. Aceasta a fost o versiune cu tub de apă a unui cazan cu abur, în care apa curge prin țevi și absoarbe căldura din spațiul înconjurător.

Dar există și cazane de abur cu tub de gaz. Aici principiul de funcționare este invers - gazele fierbinți trec prin țevi și degajă căldură apei situate în afara țevilor. Dar acest tip de cazan cu abur este destul de rar și astfel de cazane nu sunt capabile să genereze suficientă putere.

Există adesea necesitatea de a încălzi simultan apă în timp ce se produc abur;

Cazane cu abur. Tipuri de cazane cu abur. 5,00 /5 (100,00%) 7 au votat

Un cazan cu abur este un dispozitiv care produce vapori de apă la o presiune mai mare decât presiunea atmosferică. Un cazan cu abur este un vas metalic în care circulă apa și aburul. Cazanul este încălzit din exterior cu gazele de ardere, care sunt produse ale arderii combustibilului. Căldura conținută în gazele de ardere este transferată în apă prin pereții metalici ai cazanului, încălzindu-l și evaporându-l; aburul rezultat este supraîncălzit la temperatura necesară și apoi utilizat în centralele de cazane.

Tipuri de cazane cu abur.

Cazanele staționare moderne sunt împărțite în cazane:

• — cu tuburi de flacără;
• — cu conducte de fum;
• - cilindric;
• — tub de apă orizontal;
• — cazane cu tuburi verticale de apă.

Cazan cilindric cu abur.

Cazanele cilindrice (Fig. 1) sunt cel mai vechi tip de cazane cu abur, cu un volum mare de apă, un focar extern și încălzire pe gaz doar pe suprafața exterioară a cilindrului. Cazanul este format dintr-o parte cilindrică cu o cameră de abur atașată la ea.

Orez. 1. Vedere generală cazan cilindric.

Dezavantajele cazanelor cilindrice includ:

• - suprafață de încălzire limitată și utilizare slabă a acesteia;
• — productivitate scăzută;
• — presiune scăzută a aburului;
• - neeconomic;
• — greutate mare;
• - nesiguranța în exploatare și suprafata mare ocupat de cazan.

Prin urmare, astfel de cazane nu sunt aproape niciodată fabricate în prezent.

Cazane cu tuburi de flacara.

Cazanele cu tuburi de foc sunt un tambur cilindric de fier, la fundul căruia sunt atașate unul sau două tuburi de foc (Fig. 2).

Orez. 2. Cazan cu un tub de flacără:

1 – corpul cazanului; 2 – tub de flacără; 3 – rezervor de abur.

Tuburile de flacără sunt instalate în interiorul spațiului de apă al cazanului dintre funduri. Exteriorul tuburilor de flacără este spălat cu apă pe toată suprafața, iar gazele trec în interiorul tuburilor. Cazanele sunt fabricate cu tuburi de flacără netede și ondulate (Fig. 3). În cazanele cu un tub de flacără, acesta din urmă este aproape întotdeauna instalat ușor decalat față de verticală și axa orizontală tamburul cazanului. Acest aranjament al tubului de foc creează o mai bună circulație a apei și face curățarea și inspecția cazanului mai convenabilă. Focarele sunt de obicei amplasate în interiorul conductelor.

Tuburi de flacara cazan.

Orez. 3. Tuburi de flacără.

a – neted; b – ondulat.

Se numesc cazane cu un tub de foc Cornish, și cu două - Lancashire. Aceste cazane ocupă un volum mare, au o greutate semnificativă și de aceea sunt fabricate doar cu capacități mici și presiune scăzută. Sunt utilizate în cazane industriale mici.

Recent, cazanele cu tuburi de foc au fundul ștanțat, convex, cu o rază mare de curbură spre flanșă. Flanșarea fundului pentru conectarea tuburilor de flacără se realizează în principal în interiorul tamburului, ceea ce asigură răcirea cu apă a cusăturii nitului. Se recomandă ca tuburile de flacără să fie ondulate. Țevile ondulate măresc suprafața de încălzire și percep mai bine fluctuațiile atunci când temperatura și presiunea de încălzire din interiorul tamburului se modifică. Țevile netede pentru rigiditate și compensarea schimbărilor de temperatură sunt conectate prin inele Adamson (Fig. 4).

Orez. 4. Inelul lui Adamson.

Proprietățile pozitive ale cazanelor cu tuburi de foc includ un volum mare de apă, care oferă muncă stabilă cazan cu ardere manuală, alimentare neuniformă cu apă și consum neuniform de abur. Reparația acestor cazane este simplă, iar întreținerea lor este simplă.

Proprietățile negative ale acestor cazane includ:

• - suprafata semnificativa ocupata de centrala;
• - greutate mare;
• - aprindere lentă și costisitoare;
• — cameră de ardere la distanță atunci când se utilizează combustibil de calitate scăzută;
• - presiune joasă dezvoltată de centrală.

Cazane cu conducte de fum.

Cazanele de cel mai simplu tip cu tuburi de fum constau dintr-un tambur cilindric, două funduri, cantitate mare conducte de fum prin care trec gazele fierbinți. Focarul este situat sub boiler, iar conductele de fum formează un coș.

Conducte de fum cazan.

Țevile sunt rulate în două funduri plate, care sunt întărite suplimentar cu tije de ancorare (legături) și gușe speciale.

Dezavantajele unor astfel de cazane includ:

• — rigiditate ridicată a structurii, care provoacă suprasolicitare semnificativă a metalului și scurgeri în locurile în care țevile sunt evazate din cauza schimbărilor bruște de temperatură în cazan;
• — capacitate limitată de abur;
• - incapacitatea conductelor de fum, datorita diametrului mare al tamburului si formei plate a fundului, de a hipertensiune arterială pereche.

Tuburile de fum din foaia tubulară (lângă fundul cazanului) sunt așezate la colțurile unui pătrat sau la vârfurile unui triunghi echilateral, astfel încât golurile dintre țevi să fie de 25-30 mm. Plasarea țevilor la vârfurile unui triunghi echilateral face posibilă plasarea unui număr mai mare de țevi. Un capăt al conductei de fum este realizat cu un diametru puțin mai mare, ceea ce facilitează instalarea conductelor și îndepărtarea acestora în timpul reparațiilor. Fundurile plate ale cazanelor, expandate prin presiunea aburului, sunt întărite cu tije de ancorare care leagă ambele funduri.

Racordurile din fier rotund sunt amplasate in anumite locuri pe funduri si in spatiile dintre conductele de fum. Adesea, în loc de legături rotunde de fier, se folosesc aceleași țevi de fum cu pereți mai groși, ale căror capete, ca tijele de ancorare, sunt tăiate și înșurubate în fund. Cazanele simple cu țevi de fum și focare inferioare nu sunt aproape niciodată fabricate în prezent.

Cazan combinat de abur.

Cazanele în care tuburile de foc sunt combinate cu tuburile de fum, iar cuptoarele sunt situate sub cazane, sunt utilizate pe scară largă. Astfel de cazane se numesc cazane combinate. Unul dintre tipurile combinate de cazane sunt cazanele de locomotivă (Fig. 5). Sunt construite cu sau fără supraîncălzitor. Dezavantajele semnificative ale unor astfel de cazane sunt:

• - putere limitată;
• — presiune scăzută a aburului;
• — nevoia de combustibil de înaltă calitate;
• — scurgeri în locurile în care țevile sunt introduse în timpul schimbărilor rapide și bruște ale sarcinii.

Cazan de locomotivă.

Orez. 5. Cazan de abur Locombil:

1 – corpul cazanului; 2 – tub de flacara; 3 – conducte de fum; 4 – rezervor de abur.

Principiul de funcționare al cazanului de abur cu tub de apă.

Cazanele cu tuburi de apă (Fig. 6) constau dintr-unul sau mai multe butoaie cu sistem intern conducte cu diametru mic.

O caracteristică distinctivă a cazanelor cu tuburi de apă sunt mănunchiurile de tuburi de fierbere în care circulă apa. Exteriorul conductelor este spălat cu gaze fierbinți. În consecință, suprafața de încălzire a acestor cazane este formată din toate suprafețele conductelor de fierbere.

Conductele de fierbere sunt conectate la camere prin evazarea pereților conductei. În camere, trapele sunt realizate vizavi de fiecare țeavă sau o trapă mare pe grup de țevi. Pereții camerei sunt conectați cu tije de ancorare pentru rezistență.

Până la 400 de țevi de fierbere sunt instalate într-un cazan. Conductele sunt dispuse in randuri in directii orizontale sau verticale in functie de sistemul de cazan. Distanța dintre axele țevilor de-a lungul liniei orizontale este de 150-170 mm, iar de-a lungul liniei verticale 130-150 mm. Diametrul exterior al țevilor de fierbere variază de la 76 la 102 mm (în medie 95 mm) cu o lungime de 5 m.

Condițiile bune de circulație a apei, aburului și mișcării gazelor asigură un randament ridicat de abur al cazanului. În cazane, țevile de fierbere sunt instalate cu o ușoară înclinare, ceea ce favorizează o mai bună separare a aburului și transferul bulelor de abur în tamburul superior.

Tipuri de cazane cu tuburi de apă.

Prin proiectare, cazanele cu tub de apă sunt împărțite în tub de apă orizontal și tub de apă vertical.

Cazan orizontal cu tub de apa.

Un cazan orizontal cu tuburi de apă constă dintr-un mănunchi de tuburi de fierbere, două camere, un supraîncălzitor și un tambur cilindric (colector). Camerele sunt realizate nituite sau sudate.

Țevile de fierbere sunt rulate în pereții camerelor. Deschiderile din camere sunt închise cu trape. Conductele de fierbere sunt amplasate în cazanele cu tuburi de apă orizontale cu o înclinare față de orizont la un unghi de 15 °, iar în cazanele cu tuburi de apă verticale - cu o înclinare către orizont de un unghi de 45 ° sau mai mult.

Printre cazanele orizontale cu tuburi de apă, putem distinge cazane ale sistemului Shukhov cu unul sau mai multe tamburi longitudinali, iar în modele modernizate - cu un tambur transversal.

Proiectarea cazanului Shukhov.

Orez. 6. Cazan cu tuburi orizontale de apă Shukhov:

1 – tambur, 2 – colector; 3 – rezervor de abur; 4 – capcană de noroi; 5 – supraîncălzitor cu abur; 6 – mănunchiuri de țevi.

În cazanul Shukhov (Fig. 6), fasciculele de tuburi sunt laminate în partea inferioară a colectoarelor cilindrice (camere), care formează o baterie tubulară. Două baterii sunt instalate vertical; Colectorii bateriilor superioare și inferioare sunt nituite împreună în perechi. Colectoarele bateriilor superioare sunt conectate prin conducte la tamburele longitudinale. Pentru a facilita ieșirea amestecului de abur-apă din bateria inferioară, distribuitorul frontal este echipat cu o conductă prin care amestecul de abur-apă intră în tambur.

Cazanele orizontale cu tuburi de apă sunt construite din capacități mici și medii având în vedere presiunea scăzută.

Cazane cu tuburi verticale de apă.

Cazanele cu tuburi de apă verticale (Fig. 7) constau din mănunchiuri de tuburi de fierbere, un supraîncălzitor și un tambur cilindric (colector). În cazanele cu tuburi verticale de apă, tuburile de fierbere sunt situate într-o poziție înclinată abruptă. Acest aranjament de țevi face posibilă obținerea de la unul metru pătrat suprafață de apă mai mult abur pe oră. În plus, aceste cazane ocupă puțin spațiu în comparație cu altele. Mulțumită dvs calități pozitive au căpătat o poziţie predominantă în industria aburului. Cazanele sunt construite în mare parte cu tuburi de cazan îndoite astfel încât să intre în colector perpendicular pe pereții tamburului. Datorită schimbării de patru ori a direcției de mișcare, gazele fierbinți vin în contact în mod repetat cu țevile de fierbere, ca urmare a faptului că transferă cel mai complet căldură în apă. Circulatia in aceste cazane este buna. Cazanele au un spatiu mare de ardere.

Fig 7. Vedere generală a unui cazan vertical cu cinci tamburi cu tuburi de apă cu supraîncălzitor.

Cazanele cu tuburi de apa verticale sunt construite in principal cu tamburi simple si dubli, presiune joasa si medie de toate capacitatile.

Cazan de abur cu flux direct. Principiul de funcționare al unui cazan cu trecere o dată.

Cazanele cu o singură trecere ocupă o poziție specială în proiectare presiune mare. Cazanele cu trecere unica nu au tamburi, ci sunt un sistem de serpentine incalzite in care apa este furnizata de pompe de alimentare. Pe măsură ce apa se mișcă, se încălzește treptat până la temperatura de formare a aburului, aburul este supraîncălzit și trece în flux direct către instalațiile de abur.

Cazanele cu abur au două părți:

• - partea inferioară a cazanului, umplută cu apă, se numește spațiu de apă;
• - partea superioară a cazanului, umplută cu abur - spațiu de abur. Limita dintre spațiile de vapori și apă se numește nivelul apei sau suprafața de evaporare.

Suprafața cazanului, spălată, pe de o parte, de gaze fierbinți, și pe de altă parte, de apă, se numește suprafața de încălzire a cazanului, iar limita de contact a gazelor fierbinți cu peretele cazanului. se numește linia de foc.

Cantitatea de abur produsă de un cazan pe oră se numește puterea sau puterea de abur a cazanului. Cazanele cu o capacitate de producere a aburului de până la 10 t/h de abur sunt considerate cazane de putere mică, de la 10 la 60 t/h - cazane de putere medie, iar peste 60 t/h - cazane de mare putere. Cazane care produc presiunea aburului de până la 25 la, sunt considerate cazane de joasa presiune, pana la 40 la- cazane de medie presiune, si peste 40 la- cazane de inalta presiune. În prezent, există cazane care produc abur la o presiune de 130-140 lași mai sus.