Generatoare de Căldură

1. Introducere

Energia termică- una din cele mai principale tipuri de energii folosită de către omenire atît pentru asigurarea condiţiilor necesare de trai şi activitate, cît şi pentru dezvoltarea şi perfecţionarea societăţii.

Energia termică, produsă din surse primare de energie, se foloseşte pentru obţinerea energiei electrice la cetrale electro-termice (CET), pentru diferite necesităţi tehnologice, pentru alimentarea cu căldură şi apă caldă a clădirilor civile şi industriale.

Ansamblul instalaţiilor şi mecanismelor destinate pentru producerea energiei termice sub formă de abur şi apă fierbinte reprezintă generatoare de căldură. Ele sunt destinate pentru producerea energiei termice din surse primare de energie aşa ca: combustibili organici, energie nucleară, energie solară, energie hidraulică şi biomasa.

Ansamblul de instalaţii care produce energie termică şi o transportă sub formă de abur, apă fierbinte şi aer cald se numesc instalaţii de încălzire. În dependenţă de puterea sistemei şi de numărul de consumatori, sistemele de încălzire se clasifică:

a) Centralizate- dacă puterea tuturor generatoarelor de căldură incluse în sistem este egală sau depăşeşte 58 MW. În astfel de sisteme energia se produce ori în agregate combinate, care produc atît energie electrică cît şi termică(CET) sau în agregate care produc numai energie termică, numite sisteme termice raionale sau cazangerii.

b) Descentralizată sau locală- energia termică se produce de generatoare cu puterea mai puţin de 58 MW. La aceste sisteme se referă şi instalaţiile de încălzire a clădirilor, dotate cu cazane care folosesc ca combustibil gazele naturale cu puterea 5-25 kW.

Concentraţia puterii termoenergetice poate conduce la creşterea degajărilor de substanţe nocive în atmosferă care necesită cheltuieli suplimentare pentru captarea şi tratarea lor.

Generatoarele de căldură modernizate reprezintă agregate complet mecanizate cu un grad înalt de automatizare, de producere a energiei termice şi care lucrează pe baza diferitor tipuri de combustibili.

2. Schema termică de principiu a C.T. cu cazane de abur.

Schema termică de principiu a C.T. reprezintă o descriere grafică a instalaţiilor de bază, auxiliare şi a conductelor de legătură a centralei este reprezentată în figura de mai jos.

1- cazan de abur; 2- degazor; 3- instalaţie de reducere a presiunii şi temperaturii aburului; 4- pompă de alimentare cu motor electric; 5- pompă de alimentare cu pistoane (cu antrenament cu abur); 6- preîncălzitorul apei brute (iniţiale); 7- instalaţia de tratare chimică a apei; 8- preîncălzitorul apei tratate chimic; 9- separatorul purjării continue; 10- refrigerentul amestecului abur-gaze; 11- barbotor (cămin de drenare); 12- pompa apei brute (iniţiale).

Din cazanul 1 aburul saturat cu presiunea de lucru pătrunde în conducta principală de abur a centralei termice, de unde o parte din el (majoră) se îndreaptă, trecînd prin instalaţia de reducere a presiunii şi temperaturii 3 către consumatorii principali- tehnologici (industriali) şi urbani (instalaţii de încălzire, ventilare şi apă caldă). Cealaltă parte se utilizează pentru asigurarea serviciilor proprii ale C.T.- purjarea şi suflarea funinginii ( impurităţilor) de pe suprafaţa schimbătoarelor de căldură a cazanelor, transmisiunea pompelor cu pistoane, degazarea apei de alimentare, preîncălzirea păcurii şi la încălzirea apei rece de reţea în schimbătoarele de căldură 6. Condensatul de la consumatori şi de la servicii proprii ale cazanului se întorc în rezervorul degazorului.

Instalaţia de reducere a presiunii şi temperaturii 3 este destinată pentru reducerea presiunii şi temperaturii aburului pînă la valorile necesare. Apa brută rece din reţea cu ajutorul pompei 12 se introduce, trecînd prin încălzitorul (schimbătorul de căldură) 6, în care se încălzeşte prin intermediul aburului pînă la temperatura de 25°C, în instalaţia de tratare chimică a apei 7, în care se dedurizează. Apoi, trecînd prin schimbătorul de căldură 8, unde se încălzeşte pînă la temperatura de 36°C şi prin refrigerentul amestecului abur-gaze 10, în care iarăşi se încălzeşte pînă la temperatura de 39°C, se introduce în degazorul 2, unde are loc eliminarea gazelor dizolvate în apă.

În colana degazorului 2 se amestecă trei torente de apă (apa dedurizată, condensatul întors de la consumatori, condensatul întors de la serviciile proprii) la o temperatură medie de 60-80°C.

Pentru reducerea pierderilor de căldură cu apa de purjare în schemă se include separatorul 9 purjării continue, în care are loc reducerea bruscă a presiunii de la 0,7 pînă la 0,17 MPa. În rezultat se degajă (separă) aburul secundar, care este îndreptat în degazor, iar apa de purjare rămase se încălzeşte pînă la 40°C în schimbătorul de căldură 8 şi apoi se elimină în barbotorul (căminul de drenare) 11, de unde se îndreaptă în drenaj. Din rezervorul degazorului 2 apa de alimentare cu ajutorul pompelor 4 şi 5 se introduce prin economizor în tamburul superior al cazanelor de abur. Pompele centrifugale 4 cu antrenament electric, de regulă, sunt de bază, iar cele cu pistoane 5 cu antrenament cu abur se află în rezervă.

Calculul schemelor termice al generatoarelor de căldură (C.T.) moderne, reeşind din complexitatea acestora, se efectuează prin metoda aproximaţiilor succesive. Scopul calculului este determinarea debitului nominal (maximal) de abur sau apă fierbinte a G.C. ş a numărului de cazane (termogeneratoare).

Cazanele instalate în centrala termică trebuie să fie de acelaşi tip şi mărime. În sala de cazane trebuie să fie 2-3 cazane în funcţiune. Instalarea unui singur cazan în centrala termică, de regulă, se interzice, cu excepţia centralelor mici de apă fierbinte.