LA echipament auxiliar camera cazanelor include diverse încălzitoare, pompe, rezervoare de stocare (cu sistem deschis alimentare cu căldură), unități de reducere și reducere-răcire.
Practic, schimbătoarele de căldură de tip suprafață sunt folosite în încăperile cazanelor. În funcție de locația sistemului de conducte, schimbătoarele de căldură sunt împărțite în verticale și orizontale.
vertical schimbatoarele de caldura sunt folosite in cazanele mari de abur pentru incalzirea apei din retea.
Orizontală schimbatoarele de caldura sunt folosite pentru incalzirea apei brute si tratate chimic.
Aburul sau apa fierbinte sunt folosite ca purtător de căldură în aceste schimbătoare de căldură.
Schemele aplicate pentru pornirea dezaeratoarelor sunt prezentate în Figura 4.4.
Dezaeratoarele cu vid sunt adesea instalate în încăperile cazanelor cu cazane de apă caldă. Cu toate acestea, necesită o supraveghere atentă în timpul funcționării, prin urmare, într-un număr de cazane, sunt preferate dezaeratoarele atmosferice.
În figura 4.4, A prezintă un dezaerator care funcționează la o presiune absolută de 0,03 MPa. Vidul din el este creat de un ejector cu jet de apă. Apa de completare după tratarea chimică a apei este încălzită într-un încălzitor de apă-apă apa fierbinte dintr-o linie dreaptă cu o temperatură de 130 - 150 ° C. Temperatura apei după dezaerator este de 70 ° C.
În figura 4.4, b schema de dezaerare este prezentată la o presiune de 0,12 MPa, adică. deasupra atmosferei. La această presiune, temperatura apei în dezaerator este de 104 ° C. Înainte
Alimentată în dezaerator, apa purificată chimic este preîncălzită într-un schimbător de căldură apă-apă.
Figura 4.4 - Scheme de pornire a dezaeratoarelor:
a - vid; b - atmosferică; c - atmosferică cu răcitor cu apă dezaerată.
La pregătirea apei pentru nevoile de alimentare cu apă caldă în cazanele care funcționează pe sistem închis furnizarea de căldură, se folosesc diverse scheme de conectare a schimbătoarelor de căldură locale la sistemul de alimentare cu căldură. În prezent, există trei scheme de conectare a schimbătoarelor de căldură locale, prezentate în Figura 4.5.
În figura 4.4, v este prezentata schema dezaerarii apei de adaos in care, dupa coloana de dezaerare, apa intra in racitorul cu apa dezaerata, incalzind apa tratata chimic. Apoi apa purificată chimic este trimisă la un schimbător de căldură instalat în fața dezaeratorului. Temperatura apei după răcitorul cu apă dezaerat este de aproximativ 70 o C.
Alegerea schemei de conectare a schimbătoarelor de căldură locale pentru alimentarea cu apă caldă se face în funcție de raportul dintre consumul maxim de căldură pentru alimentarea cu apă caldă Q G.V și consumul maxim de căldură pentru încălzire Q O.
Figura 4.5 - Scheme de conectare a schimbătoarelor de căldură locale:
a - paralel; b - secvenţial în două etape; c - mixt.
Bună prieteni! Dispozitivele auxiliare ale centralei de cazane includ mecanisme pentru alimentarea cu aer și eliminarea produselor de ardere, pompe de alimentare, dispozitive pentru alimentarea cu combustibil, captarea și îndepărtarea cenușii și zgurii, precum și un sistem de tratare a apei de alimentare.
Aerul este furnizat de un ventilator, iar îndepărtarea gaze de ardere- cu ajutorul unui extractor de fum. Coșul de fum creează și tiraj datorită diferenței dintre masele specifice ale gazelor din el și cele externe aerul atmosferic, dar tirajul natural este complet insuficient pentru funcționarea chiar și a cazanelor mici. Pentru a selecta aspiratoarele de fum, este necesar să se calculeze rezistența hidraulică rezultată din deplasarea gazelor în instalația cazanului (rezistență la frecare, rezistență locală).
Alegerea ventilatorului se face pe baza înălțimii totale H în Pa și a puterii orare V în m3/h la sarcina nominală a centralei. Performanța ventilatorului este controlată de paletele de ghidare (lamele), care rotesc fluxul de gaz înainte ca acesta să intre în paletele ventilatorului, precum și prin intermediul cuplajelor de fluid și prin modificarea turației motorului electric. În cazanele de capacitate mică fără încălzitor de aer, de obicei este instalat doar un evacuator de fum.
Cazanele sunt alimentate cu apă prin piston și pompe centrifuge. Alimentarea neîntreruptă cu apă a cazanului este asigurată de regulatoare automate de putere.
Îndepărtarea cenușii la puterea sa de până la 100 kg/h poate fi efectuată cu cărucioare și atunci când Mai mult - mod mecanizat. La centralele termice, cea mai utilizată metodă de îndepărtare hidraulică a cenușii, care este următoarea. Cenușa captată în unitatea cazanului este spălată cu un jet de apă și apoi îndepărtată de o pompă împreună cu apa din afara centralei electrice. Îndepărtarea zgurii lichide este utilizată și în centralele moderne de cazane puternice.
Pentru a reduce poluarea aerului, gazele de ardere sunt curățate în colectoare de cenușă. Cenuşa şi dioxidul de sulf rămase după colectoarele de cenuşă sunt dispersate pe distanţe considerabile cu ajutorul coşurilor de fum înalte (100-150 m), ceea ce le reduce efectele nocive.
Pentru captarea cenușii zburătoare se folosesc colectoare de cenușă mecanice (obloane, cicloane) și umede (scrubbers) și precipitatoare electrostatice. Cicloanele sunt realizate sub formă de cilindri verticali cu fund conic. Gazul praf este furnizat cilindrului tangenţial, datorită căruia fluxul capătă o mişcare elicoidală. Particulele de cenușă sub acțiunea forței centrifuge sunt aruncate pe pereți și cad de-a lungul acestora partea inferioară ciclon, iar gazul purificat intră într-o conductă situată în partea superioară de-a lungul axei sale. Eficiența unui ciclon depinde de proiectarea și dimensiunea particulelor și este în medie de 80-90%. Acesta poate fi mărit până la 95-98% prin reducerea diametrului ciclonului, astfel încât se folosesc frecvent cicloane cu baterii, formate dintr-un număr mare de cicloni cu diametru mic (200-250 mm).
Epuratoarele centrifugale umede sunt sisteme combinate de colectoare de cenusa, ai caror pereti sunt tapetati cu placi ceramice si stropite cu apa. Gazele de ardere sunt alimentate tangențial printr-un tub orizontal. Particulele de cenușă aruncate pe perete prin forța centrifugă, împreună cu o peliculă de apă, curg în jos și sunt îndepărtate în canalizare. Gradul de captare a cenușii în scruberele umede este de 95-98%.
În precipitatoarele electrostatice, particulele de praf primesc o sarcină negativă și apoi sunt depuse pe un electrod pozitiv. Când deconectați și scuturați periodic electrodul, particulele de cenușă cad în recipientul de cenușă. Gradul de captare a cenușii în precipitatoarele electrostatice atinge 98%. Precipitatoarele electrostatice sunt bune la captarea particulelor mici, așa că sunt adesea combinate cu cicloni, care captează în principal fracții mari.
Pentru funcționarea fiabilă a unității cazanului, este necesară pregătirea prealabilă a apei de alimentare. apa naturala conține săruri dizolvate, care, în procesul de încălzire a apei și vaporizare, precipită sub formă de solzi solide sau sedimente libere (nămol). Stratul de calcar afectează transferul de căldură și provoacă o creștere excesivă a temperaturii pereților conductei. Apa conține și gaze dizolvate care pot coroda tuburile cazanului.
Pierderile de condensat, care la stațiile de condensare reprezintă 3-5% din aburul generat și până la 30-40% sau mai mult la stațiile de încălzire, sunt completate cu apă suplimentară (naturală), care necesită o pregătire prealabilă. Metodele de tratare a apei depind de tipul cazanului, de parametrii aburului și de calitatea apei de completare.
În primul rând, apa este limpezită, adică solidele organice și minerale în suspensie sunt îndepărtate din ea. În apă se adaugă diverși reactivi (sulfat de aluminiu și sulfat de fier), în urma cărora contaminanții coloidali precipită sub formă de fulgi, care se separă ușor prin decantarea sau filtrarea apei.
Apoi apa este supusă înmuierei, care constă în faptul că sărurile formatoare de calcar sunt îndepărtate din ea prin metode de cationizare și precipitare. În timpul cationizării, apa limpezită este filtrată prin materiale capabile de reacții de schimb, în urma cărora sărurile slab solubile de calciu și magneziu care formează calcar sunt transformate în săruri de sodiu foarte solubile. În metoda de precipitare se utilizează sodă și var care, interacționând cu sărurile de calciu și magneziu, formează compuși puțin solubili care precipită. Cu această metodă de dedurizare a apei, duritatea sa reziduală este relativ mare, deci are o utilizare limitată.
Pentru cazane presiune ridicata metodele de înmuiere considerate nu sunt aplicabile, deoarece sărurile de sodiu și de siliciu rămân în apă. În acest caz, se folosește metoda de desalinizare chimică, sau ca apă de completare se folosește distilat obținut în evaporatoare speciale.
Desalinizarea termică a apei în evaporatoare este cea mai costisitoare metodă, deoarece evaporatoarele consumă o cantitate semnificativă de abur de încălzire.
Pentru a îndepărta sărurile de duritate rămase în apa de alimentare, se utilizează tratarea apei intra-boiler cu fosfați, în care sărurile sunt transformate în sediment liber (nămol), care este îndepărtat din unitatea cazanului prin suflare periodică.
Pentru a preveni coroziunea conductei, oxigenul și alte gaze corozive trebuie îndepărtate din apa de alimentare. În acest scop, apa de alimentare este încălzită până la punctul de fierbere în schimbătoare de căldură speciale numite degazare.Referințe: 1) Inginerie termică, editată de A.P. Baskakova, Moscova, Energoizdat, 1982. 2) Ingineria termică, Bondarev V.A., Protsky A.E., Grinkevich R.N. Minsk, ed. a II-a, „Școala superioară”, 1976.
Agenția Federală pentru Educație
Stat instituție educațională superior
învăţământul profesional
Institutul de Stat de Arhitectură și Construcții Ivanovo
universitate
Departamentul de Aprovizionare cu căldură și gaz și ventilație
Cazanele și echipamentele acestora
Elevii grupei TGV-11
Shkapurina Alena Alexandrovna
Verificat de: Conf. univ. al Departamentului TGV Ph.D. Kazachek N.S.
Ivanovo 2009
Introducere
De bază și elemente auxiliare centrale de cazane
Cazane de abur si apa calda
Imaginea unui cazan cu abur
Poza cazanului de apa calda
Schema de circulație a apei într-un cazan de apă caldă
Introducere
Centralele de cazane de putere mică și medie sunt utilizate pe scară largă pentru diverse procese tehnologice, sisteme de alimentare cu căldură, încălzire, ventilație și alimentare cu apă caldă pentru locuințe, publice și clădiri industrialeşi structuri, obiecte de construcţii industriale şi agricole, unităţi de alimentaţie publică, consumatori tehnologici de căldură în băi, spălătorii, pe șantiere de construcții. V agricultură Aburul generat de cazane este folosit în fermele de animale pentru a abur furajele, precum și pentru a încălzi sere și cereale uscate. În legătură cu dezvoltarea zonelor slab populate și greu accesibile din Nord și Est, importanța centralelor de cazane de diferite capacități este în creștere.
Cărbunele, turba, deșeurile de lemn, gazul și păcura sunt folosite drept combustibil pentru centralele de cazane. Gaz si petrol - surse eficiente energie termală. Atunci când sunt utilizate, proiectarea și amenajarea centralelor de cazane sunt simplificate, ceea ce crește eficiența și reduce costurile de operare.
Puterea este crescută și proiectarea unităților de cazan este îmbunătățită, fiabilitatea și eficiența echipamentului cazanului sunt crescute, consumul de metal pe unitate de putere este redus, timpul pentru lucrările de construcție și instalare și costul acestora sunt reduse.
Elemente principale și auxiliare ale centralelor de cazane
Centrala de cazane este un set de dispozitive concepute pentru a converti energie chimica combustibil in energie termală apă caldă sau abur a parametrilor necesari.
În funcție de scop, există următoarele tipuri centrale de cazane:
abur generator de energie pentru generatoare de turbine cu abur;
producție și încălzire, generarea de abur și încălzire a apei pentru a satisface nevoile tehnologice producție, încălzire, ventilație și alimentare cu apă caldă;
incalzire, generatoare de caldura pentru incalzire, ventilatie si alimentare cu apa calda a locuintelor si clădiri publice, precum și pentru întreprinderile industriale și municipale;
scop mixt, producând abur pentru a furniza motoare cu abur în același timp, nevoile tehnologice, instalatii de incalzire si ventilatie si alimentare cu apa calda.
Centralele de cazane sunt împărțite în trei clase principale în funcție de tipul de agent termic produs: centrale de cazane de abur pentru producerea de abur, centrale de cazane de apă caldă pentru producerea de apă caldă și centrale de cazane mixte echipate cu cazane de abur și apă caldă utilizate pentru producerea aburului și apă caldă simultan sau alternativ.
Centrala de cazane este formată dintr-un cazan și echipamente auxiliare.
Unitatea cazanului include un dispozitiv de ardere, un cazan cu abur, un supraîncălzitor, un economizor de apă, un încălzitor de aer, un cadru cu scări și platforme pentru întreținere, zidărie, izolație termică, înveliș, fitinguri, căști și conducte de gaz. Echipamentele auxiliare includ suflante, aspiratoare de fum, sedimente de alimentare, de completare și circulație, instalații de tratare a apei și de pregătire a prafului, sisteme de transfer de combustibil, sisteme de colectare și îndepărtare a cenușii. La ardere combustibil lichid Echipamentele auxiliare includ instalații pentru păcură, atunci când ard combustibili gazoși - o stație de control al gazelor sau o unitate de control al gazelor.
fierbător cu aburi numit dispozitiv format dintr-un cuptor, suprafete de evaporare pentru evaporarea aburului consumat in afara acestui aparat, cu o presiune peste cea atmosferica datorita caldurii degajate in timpul arderii combustibilului. cazan de apa calda Un dispozitiv de schimb de căldură se numește dispozitiv de schimb de căldură în care, datorită unei surse de energie (combustibil), este încălzită apa, care este sub presiune peste presiunea atmosferică și este folosită ca lichid de răcire în afara dispozitivului în sine.
Dispozitiv de cuptor Unitatea cazanului este proiectată să ardă combustibil și să transforme energia sa chimică în căldură. Captuseala cazanului este un sistem de incinte refractare și termoizolante sau structuri de cazane menite să reducă pierderile de căldură și să asigure etanșeitatea la gaze. O structură metalică de susținere care preia greutatea cazanului, ținând cont de sarcinile temporare și speciale și asigură cele necesare aranjament reciproc elementele cazanului se numesc cadru.
Supraîncălzitor - un dispozitiv pentru ridicarea temperaturii aburului peste temperatura de saturație corespunzătoare presiunii din cazan. Este un sistem cu bobine. Conectat la intrarea aburului saturat la tamburul cazanului și la ieșire - la camera de abur supraîncălzită.
Ecmizer de apă- un dispozitiv încălzit prin produsele de ardere a combustibilului și destinat încălzirii sau evaporării parțiale a apei care intră în cazan.
Încălzitor de aer- un dispozitiv de încălzire a aerului cu produsele de ardere a combustibilului înainte de alimentarea acestuia la cuptorul cazanului.
fitinguri- dispozitive speciale destinate controlului debitului substanței transportate, opririi și pornirii fluxului de gaz, abur și apă. După direcție, supapele sunt împărțite în închidere, control, siguranță, control și speciale. Supape de închidere(supape, zăvoare și robinete) este destinat includerii sau opririi periodice a secțiunilor separate de conducte. Supapele de control (supape și supape de control) sunt utilizate pentru a modifica sau menține presiunea și debitul substanței transportate în conducte. Supapele de siguranță (de sarcină, arc și supape de reținere) sunt folosite pentru a deschide automat trecerea dacă presiunea depășește valoarea admisă, precum și pentru a preveni mișcarea inversă a lichidului sau gazului. Fitingurile de control (supape de control, indicatoare de nivel, supape cu trei căi pentru manometre) sunt utilizate pentru a verifica prezența unei substanțe în conductă și pentru a determina nivelul acesteia. Fitinguri speciale (capcane de condens și separatoare de umiditate-ulei) sunt folosite pentru a îndepărta condensul, pentru a separa uleiul și alte produse din gaz.
Setul cazanului include dispozitive pentru deservirea deșeurilor de gaze și a cuptorului cazanului: cămine de vizitare, ochiuri, obloane pentru coșuri de zgură și cenușă, supape și clapete de gaz și aer, supape explozive, precum și suflante. Leneş concepute pentru inspecția și repararea suprafețelor de încălzire, peepers– pentru inspecția vizuală a cuptorului și a conductelor de gaz din exteriorul cazanului, obloane din buncăre de zgură și cenuşă– pentru îndepărtarea periodică a cenușii și zgurii din buncăre, supape de gaz și aerși amortizoare- pentru oprirea deșeurilor de gaz, reglarea tirajului și a suflarii. Supape de explozie ele degajă gaze de ardere atunci când presiunea în cuptorul sau în coșul cazanului crește, ferindu-le de distrugere. Suflante folosit pentru a îndepărta cenușa și zgura de pe suprafețele de încălzire (cu jet de abur sau aer comprimat).
Dispozitive de hrănire și hrănire(pompe, rezervoare, conducte) sunt concepute pentru alimentarea cu apă a cazanului sau retea de incalzire(sistem de incalzire)
dispozitive de tiraj concepute pentru a furniza aer la cuptorul cazanului, necesar pentru arderea combustibilului și pentru îndepărtarea produselor de ardere din cazan. Acestea constau din ventilatoare de tiraj, conducte de aer, conducte de gaz, aspiratoare de fum si un cos de fum, cu ajutorul caruia suma necesară aer în cuptor, mișcarea produselor de ardere prin conductele de gaz și îndepărtarea lor în atmosferă.
Dispozitive de tratare a apei sunt utilizate pentru încălzirea și dedurizarea apei de alimentare și constau din dispozitive și dispozitive care asigură curățarea de impuritățile mecanice și sărurile formatoare de calcar dizolvate în aceasta, precum și pentru îndepărtarea gazelor din aceasta.
dispozitiv de preparare a combustibiluluiîn cazanele care funcționează cu combustibil pulverizat, este destinat măcinării combustibilului în stare pulverizată; este echipat cu concasoare, uscatoare, mori, alimentatoare, ventilatoare, transportoare si conducte de praf si gaz.
Eliminator de cenușăși zgură constă din sisteme hidraulice și dispozitive mecanice: transportoare, cărucioare etc.
Depozitul de combustibil concepute pentru depozitarea combustibilului; este dotat cu mecanisme de descărcare și alimentare cu combustibil în camera cazanului sau dispozitiv de preparare a combustibilului.
LA dispozitive de control al combustibiluluiși control automat includ instrumente și mașini automate care asigură funcționarea neîntreruptă și coordonată a dispozitivelor individuale ale centralei de cazane pentru a genera cantitatea necesară de abur specificată de parametru (temperatura, presiunea)
La arderea combustibilului pulverizat, se folosesc arzătoare de cărbune pulverizat, combustibili gazoși - arzătoare pe gaz, ulei de încălzire - duze de păcură, combustibil gazos și ulei de încălzire - arzătoare combinate ulei-gaz.
Pompe
Pompe de alimentare. Alimentarea cu apă a cazanelor trebuie să fie fiabilă. Dacă nivelul apei scade sub limitele admise, conductele cazanului pot deveni goale și se pot supraîncălzi, ceea ce, la rândul său, poate duce la o explozie a cazanului. Cazanele cu o presiune peste 0,07 MPa cu o capacitate de abur de 2 t/h sau mai mult trebuie să aibă regulatoare automate de putere.
Pentru alimentarea cazanelor sunt instalate cel putin doua pompe, dintre care una trebuie sa fie actionata electric, iar cealalta actionata cu abur. Performanța unei pompe electrice trebuie să fie de cel puțin 110% din capacitatea nominală a tuturor cazanelor în funcțiune. La instalarea mai multor pompe cu acţionare electrică, performanţa totală a acestora trebuie să fie, de asemenea, de cel puţin 110%.
Performanta pompelor actionate cu abur trebuie sa fie de cel putin 50% din capacitatea nominala a cazanelor. Este posibil să instalați toate pompele de alimentare numai cu o unitate cu abur și cu două sau mai multe surse de alimentare - numai cu o unitate electrică. Pompele cu abur consumă 3 până la 5% din aburul generat, deci sunt folosite ca pompe de rezervă.
Aburul de evacuare al pompei cu acțiune directă cu piston este îndepărtat în atmosferă. Dacă apa este încălzită cu acest abur într-un schimbător de căldură special, atunci condensul este aruncat. Nu poate fi returnat în cazan, deoarece este contaminat cu ulei, iar pelicula de ulei de pe conducte afectează transferul de căldură. În instalațiile mari se folosesc pompe cu turbină cu abur, condensul aburului lor de ieșire nu este contaminat cu ulei, deci poate fi trimis la cazan. Injectoarele pentru alimentarea cazanelor din cazane de încălzire și industriale sunt nepotrivite, deoarece nu aspiră bine apa fierbinte.
Pompa de retea pentru sisteme de incalzire si ventilatie. Aceasta pompa este folosita pentru a circula apa in reteaua de incalzire. Se alege in functie de consumul de apa din retea din calculul schemei termice. Pompele de rețea sunt instalate pe linia de retur a rețelei de încălzire, unde temperatura apei din rețea nu depășește 70 ° C.
Pompe de alimentare. Conceput pentru a completa scurgerea de apă din sistemul de încălzire, cantitatea de apă necesară pentru acoperirea scurgerii este determinată în calculul schemei termice. Performanța pompelor de completare este aleasă să fie egală cu dublul cantității de apă primită pentru a compensa eventuala completare de urgență.
Presiunea necesară a pompelor de completare este determinată de presiunea apei din conducta de retur și de rezistența conductelor și fitingurilor de pe linia de completare, numărul pompelor de completare trebuie să fie de cel puțin 2, dintre care una este așteptare.
Pompa de circulatie ACM. Serveste la furnizarea debitului necesar si asigurarea presiunii necesare a apei calde la consumator. Se alege in functie de debitul de apa calda si presiunea ceruta.
Pompă de apă brută. Servește pentru a asigura presiunea necesară a apei brute înainte de tratarea apei reci și aprovizionarea cu substanțe chimice. apă purificată la dezaerator, precum și alimentarea cu apă brută a rezervorului de apă caldă.
Cazane de abur si apa calda
După dispozitivul constructiv, cazanele se împart în două grupe: cu naturale și circulație forțată. Prima grupă include cazanele cu tub de foc, locomobile, cilindrice verticale, verticale și orizontale cu tuburi de apă. Al doilea grup include cazane cu flux direct și modele speciale.
Cei mai importanți indicatori de performanță ai cazanelor cu abur sunt puterea de abur și stresul termic al suprafeței de încălzire, în timp ce cazanele de apă caldă sunt puterea termică și stresul termic al suprafeței de încălzire.
Ieșire de abur cazanul este raportul dintre masa de abur produsă de cazan și intervalul de funcționare a acestuia. Se determină în kilograme pe oră sau tone pe oră. Se numește partea din tamburul cazanului umplută cu apă volumul apeiși spațiul de deasupra apei - aburi volum. Se numește suprafața care separă volumul de apă caldă și abur oglinda de evaporare. Se numește o suprafață care este spălată de gazele de ardere pe o parte și de apă pe cealaltă parte suprafata de incalzire a cazanului. Raportul dintre ieșirea de abur și suprafața de încălzire se numește tensiunea de suprafață de încălzire .
Suprafața de încălzire, care percepe căldura prin radiație (radiație) din stratul fierbinte de combustibil din cuptor, se numește suprafata de incalzire radianta. Suprafața de încălzire a părților rămase ale cazanului, care percepe căldura produselor de ardere prin contact cu acestea, se numește convective .
Doar acea parte a cazanului, care este răcită cu apă din interior, este spălată de gaze fierbinți. Încălzirea prin produse de ardere a volumului de abur al tamburului cazanului nu trebuie permisă, deoarece aceasta duce la supraîncălzirea metalului pereților săi și formarea de umflături pe aceștia. Linia care separă suprafața încălzită cu gaze de cea neîncălzită se numește linia de tragere .
Se numește cel mai scăzut nivel al apei la care încă nu există pericolul de a detecta pereții tamburului cazanului cel mai scăzut nivel admisibil al apei. Ar trebui să fie cu 100 mm mai înalt decât pereții tamburului cazanului încălzit cu gazele de ardere. Pentru a preveni ca aburul rezultat să transporte o cantitate semnificativă de umiditate, nivelul apei nu trebuie să depășească o anumită limită, numită nivelul superior al apei. Cel mai scăzut nivel admisibil al apei trebuie să fie cu cel puțin 25 mm deasupra marginii vizibile inferioare a sticlei dispozitivului de indicare a apei, iar cel mai înalt nivel admisibil trebuie să fie cu cel puțin 25 mm sub marginea vizibilă superioară a sticlei dispozitivului. Se numește volumul de apă cuprins între nivelul inferior și superior al apei volumul nutritiv. Volumul de alimentare determină cantitatea de apă care poate fi transformată în abur fără a alimenta cazanul cu apă.
Putere de caldura(puterea termică) a unui cazan de apă caldă este o valoare egală cu raportul dintre cantitatea de căldură percepută de apă dintr-un cazan de apă caldă și durata de funcționare a acestuia.
Pentru cazanele de apă caldă, împărțiți puterea termică la suprafața de încălzire a cazanului și obțineți stresul termic de încălzire.
Amestecul abur-apă format în conductele cazanelor cazanelor cu tuburi de apă pătrunde în tamburul superior, în care aburul este separat de lichid, iar lichidul curge prin conductele de coborâre prin colector pentru a fi încălzit din nou în conductele cazanului. Sistemul de conducte de cazan (încălzite), tambur, burlane și colectoare pentru distribuirea apei din cazan se numește circuit de circulatie cazan.
Pentru funcționarea fiabilă a cazanului mare importanță are o organizare a mișcării apei în circuitul de circulație, care se numește circulaţie. Circulația poate fi naturală sau forțată circulatie naturala apare sub acțiunea forțelor datorită diferenței de densitate a apei în zonele neîncălzite (conducte de jos) și a amestecului abur-apă din zonele încălzite (conducte cazan, conducte de ecran). Debitul de apă prin orice circuit de circulație depășește semnificativ cantitatea de abur care se formează în acesta. Se numește raportul dintre cantitatea de apă care intră în circuit și cantitatea de abur generată în acesta rata de circulatie.În cazanele cu circulație forțată, deplasarea apei prin circuitul de evaporare se realizează prin pompe speciale.
Bibliografie
1) Onishchenko N.P. O-58 Exploatarea centralelor de cazane. - M.: Agropromizdat, 1987, - 352 p.: ill.
2) Zykov A.K. Z-96 Cazane de abur și apă caldă: un ghid de referință. - M .: Energoatomizdat, 1987. - (B-ka instalator termic).128 p .: ill.
3) Vergazov V.S. B-31 Satelit pentru conducătorul cazanelor de încălzire. - Ed. a III-a, adaugă. și refăcut. – M.: Stroyizdat, 1980. – 248 p.: ill.
dispozitive de separare. Aburul saturat umed produs în tamburul cazanelor de joasă și medie presiune poate transporta picături de apă din cazan care conțin săruri dizolvate în acesta. În cazanele de înaltă și ultraînaltă presiune, poluarea cu abur este cauzată și de antrenarea suplimentară a sărurilor de acid silicic și a compușilor de sodiu, care se dizolvă în abur.
În supraîncălzitor se depun impurități îndepărtate cu abur, ceea ce este extrem de nedorit, deoarece poate duce la arderea tuburilor de supraîncălzire. Prin urmare, înainte de a părăsi tamburul cazanului, aburul suferă o separare, timp în care picăturile de apă din cazan sunt separate și rămân în tambur. Separarea aburului se realizează în dispozitive speciale de separare, în care se creează condiții pentru separarea naturală sau mecanică a apei și aburului.
Separarea naturală are loc datorită diferenței mari între densitățile apei și aburului. Principiul inerțial mecanic al separării se bazează pe diferența dintre proprietățile inerțiale ale picăturilor de apă și aburului cu o creștere bruscă a vitezei și o schimbare simultană a direcției sau turbionării fluxului de abur umed.
Pe fig. 19.22 sunt prezentate diagrame schematice ale dispozitivelor de separare. Pe fig. 19.22, a arată principiul separării naturale. Debitul mare al amestecului de abur-apă care curge din conductele sită de admisie este stins în volumul de apă care se află în tambur. Viteza aburului în tambur deasupra nivelului apei este nesemnificativă (0,3 - 0,5 m/s), ceea ce contribuie la separarea picăturilor de apă și aburului.
În schema prezentată în fig. 19.22, b, amestecul de abur-apă este direcționat către un scut solid. Apa curge în jos pe tablă, iar aburul intră în spațiul de abur și, trecând prin foaia perforată de primire a aburului, este îndepărtat din tambur. În această schemă, separarea mecanică este combinată cu separarea naturală în volumul de abur al tamburului.
În interiorul ciclonului tambur prezentat în Fig. 19,22, g, servește la agitarea intensă a fluxului amestecului de abur și apă. Sub acțiunea forțelor centrifuge, apa este aruncată pe peretele separatorului și curge în jos sub formă de peliculă în volumul de apă.
Principiul separării ciclonului este foarte eficient. Cu o sarcină mare a volumului de abur al tamburului, la distanță ciclonii, la care este conectată o parte din conductele suprafeței de evaporare a cazanului.
Orez. 19.22. Scheme de dispozitive de separare.
a - scut perforat submersibil: 1 - scut perforat; 2 - scut perforat admisie abur; b - aripa si tablouri de distributie; 1 - scut deflector; 2 - scut perforat admisie abur; c - separator cu jaluzele; 1 - scut deflector; 2 - separator cu jaluzele; 3 - scut perforat admisie abur; g - separator ciclon; 1 - ciclon; 2 - scut perforat admisie abur.
Orez. 19.23. Schema de spălare cu abur cu apă de alimentare.
1 - scut cu jgheaburi de spălat; 2 - separator cu jaluzele; 3 - scut de admisie aburului; 4 - locul de îndepărtare a aburului; 5 - loc pentru alimentarea cu apă de alimentare (5a - pentru spălare; 5b - sub nivel); 6 - un loc pentru alimentarea unui amestec de abur-apă din conductele evaporatorului; 7 - burlane; 8 - scut perforat.
Cicloanele de la distanță sunt plasate în afara cazanului (vezi Fig. 19.18).
Un grad ridicat de purificare cu abur se realizează prin separarea filmului. Principiul separării peliculei se bazează pe formarea unei pelicule stabile atunci când cele mai mici picături de apă se îmbină în momentul în care fluxul de abur umed intră în contact cu un fel de obstacol (plan vertical sau orizontal etc.). Schema unui separator cu jaluzele de film prezentată în fig. 19.22, în, oferă o idee despre metoda de separare a filmului. Pe pereții canalelor ondulate se formează o peliculă de apă, care curge în jos prin foaia de tavan perforată, iar aburul este direcționat către ieșirea din tambur.
Schemele considerate ale metodelor de obtinere a aburului pur asigura gradul de uscare x = 0,98 - 0,99. Pentru o curățare mai fină a aburului de impurități, se curăță cu apă de alimentare. Schema de spălare cu abur este prezentată în fig. 19.23.
Înainte de a fi spălat, aburul suferă o separare naturală în volumul de abur și apoi bule printr-un strat de apă de alimentare, care conține foarte puțină sare. Ca rezultat al transferului intensiv de masă, sărurile sunt reținute de apa de alimentare. Îndepărtarea picăturilor de apă de alimentare nu mai prezintă un mare pericol pentru funcționarea supraîncălzitorului.
Echipamente auxiliare ale centralei de cazane - dispozitive de tiraj. Pentru funcționarea normală a unității cazanului este necesară o alimentare continuă cu aer pentru arderea combustibilului și îndepărtarea continuă a produselor de ardere.
În centralele moderne de cazane, o schemă cu vid prin conductele de gaz este răspândită. Dezavantajele acestei scheme includ prezența aspirației aerului în conductele de gaz prin scurgeri în garduri și lucrări. aspiratoare de fum pe gaze prăfuite. Avantajul unei astfel de scheme este absența eliminării și scurgerii gazelor de ardere în camera cazanului, deoarece aerul este pompat în cuptor de un ventilator, iar gazele de ardere sunt îndepărtate de un aspirator de fum. Recent, o schemă presurizată a fost utilizată pe scară largă în centralele puternice de cazane electrice. Cuptorul și întreaga cale de gaz sunt sub presiune de 3-5 kPa. Presiunea este creată de puternic fani; lipsește evacuatorul de fum. Principalul dezavantaj al acestei scheme este dificultățile asociate cu asigurarea etanșeității corespunzătoare a cuptorului și a conductelor de gaz ale unității cazanului.
Când gazele se deplasează prin conductele de gaze, apar pierderi de presiune din cauza rezistenței aerodinamice la frecare și a rezistențelor locale (fasciuni de tuburi, constricții, întoarceri etc.). Pierderea totală de presiune într-o secțiune separată este suma pierderii prin frecare ∆h tr și a pierderii pentru depășirea rezistenței locale ∆h locuri, adică. 
aici λ este coeficientul de frecare; l,d eq - lungimea și diametrul echivalent al secțiunii; p este densitatea gazului; w este viteza gazului; § m - coeficientul de rezistenta locala.
La deplasarea gazelor în conducte verticale de gaze, este necesar să se țină cont de presiunea naturală care apare din cauza diferenței de densități a gazelor de ardere fierbinți și a aerului ambiental. Această presiune, numită autotracțiune (însuși ∆h), în conductele de gaz de ridicare are drept scop depășirea rezistenței, iar în cele inferioare împiedică mișcarea și este o valoare negativă.
În general, pentru o centrală de cazane, pierderea de sarcină este
∆H = ∆h t + ∑∆h tr + ∑∆h locuri + ∆h sine (19,25)
unde ∆h t este vidul menținut în partea superioară a cuptorului (20 - 40 Pa).
Valoarea lui ∆Н se determină conform normelor de calcul aerodinamic al unităților de cazan. Depășirea ∆Н se realizează prin tracțiune, care poate fi naturală și artificială. Tirajul natural este creat de coșuri, iar artificial - cu ajutorul ventilatoarelor centrifuge speciale (aspiratoare de fum). Pentru cazane puternice se folosesc extractoare de fum de tip axial. Tirajul natural este determinat de diferența de densitate dintre gazele de ardere calde și aerul ambiental rece. Se presupune că înălțimea coloanelor de gaze fierbinți și de aer rece este aceeași (Fig. 19.24).
Orez. 19.24. La calculul etichetei naturale create de fumul aspru.
tractiune maxima, creat de conductă, trebuie să fie cu 20% mai mare decât pierderea totală a capului. Coșuri de fum sunt caramida, beton armat si otel. La o înălțime de până la 80 m, cea mai răspândită țevi de cărămidă, deoarece sunt mai ieftine, mai rezistente la fluctuațiile de temperatură (comparativ cu betonul) și nu sunt supuse efectelor nocive ale dioxidului de sulf, precum oțelul.
Înălțimea țevii trebuie să îndeplinească cele sanitare cerinte tehnice, care prevăd o anumită rază de dispersie a gazelor de ardere pentru a evita depășirea conținutului de praf admis din atmosferă.
Pentru a obține împingerea, este necesară creșterea înălțimii conductei sau a temperaturii gazelor de ardere. Cu toate acestea, atunci când utilizați oricare dintre aceste metode, trebuie avut în vedere că înălțimea țevii este limitată de costul și rezistența acesteia și de temperatura gazelor - valoare optimă randamentul centralei cazanelor. Prin urmare, cel mai modern centrale de cazane echipat cu tracțiune artificială, pentru a crea un extractor de fum pentru a depăși rezistența traseului gazului. În acest caz, înălțimea țevii este aleasă în conformitate cu cerințele sanitare.
Puterea de antrenare a aspiratorului de fum, kW, poate fi calculată prin formula
unde V d - performanța aspiratorului de fum, m 3 / s; H d - (∆H - ∆h came) β 2 - vid creat de extractorul de fum, Pa (aici ∆H este rezistența traseului gazului, Pa; ∆h însuși este tirajul coșului de fum, Pa); β 2 \u003d 1,1 ÷ 1,2 - factor de siguranță pentru vidul creat; β 3 - factor de putere egal cu 1,1; ȵ d - randamentul aspiratorului de fum.
Valoarea lui V d este determinată de egalitate
V d - V r V r T d.tr β 1 /273, (19,27)
unde Vr - consumul de gaze, m 3 /m 3; B p - consumul de combustibil, m 3 / s (kg / s); T d.tr - temperatura gazului la intrare la șemineu, LA; β 1 - 1,05 ÷ 1,1 - factor de siguranță de performanță.
Presiunea aerului generată de ventilator trebuie de asemenea determinată pe baza calculului aerodinamic al căii de aer (conducte de aer, încălzitor de aer, arzător etc.).
Presiunea maximă a ventilatorului trebuie să fie cu 10% mai mare decât β2 = 1,1) pierderea de presiune pe calea aerului a centralei. Puterea de antrenare ventilator, kW, determinat de formula
N în \u003d V vz N în β 3 10 -3 / ȵ în (19,28)
unde V vz - consumul de aer, m 3 / s; H în \u003d ∆Hβ 2 - presiunea ventilatorului, Pa (aici ∆ H - pierderea de presiune pe calea aerului, Pa; β 2 \u003d 1,1 - factor de siguranță pentru presiunea generată); β 3 = 1,1 - factor de siguranță al puterii.
Valoarea lui V vz este determinată de egalitate
unde β 1 = 1,05 - factor de siguranță pentru performanță; V 0 - cantitatea teoretică de aer, m 3 / m 3 (m 3 / kg); α t + α a = α vz - coeficientul de exces de aer; T vz - temperatura aerului în fața ventilatorului; H bar - presiunea barometrică, kPa.
Echipamente auxiliare ale centralei de cazane - elemente de bază tratamentul apei. Una dintre sarcinile principale operare sigură centralele de cazane este organizarea unui regim rațional de apă, în care nu se formează scara pe pereții suprafețelor de încălzire prin evaporare, nu există coroziune și calitate superioară abur generat. Aburul generat în centrala cazanului este returnat de la consumator în stare condensată; în acest caz, cantitatea de condens returnată este de obicei mai mică decât cantitatea de abur generată.
În cazanele industriale, principala pierdere irecuperabilă este condensatul contaminat de abur consumat în procesele tehnologice. Purificarea acestui condensat din impuritățile organice și minerale dezavantajos din punct de vedere economic. Mărimea acestei pierderi depinde de natura producției în care este utilizat aburul. De exemplu, pierderea de condens la întreprinderile din industria construcțiilor de mașini este de 20%, industria materiale de construcții- 30, chimic - 40, rafinarea petrolului - 50%. În cazanele de încălzire, proporția de condens nereturnată de consumatorul de căldură poate varia foarte mult - de la câteva procente la 100%, în funcție de schema de alimentare cu căldură și de natura consumului de căldură. O altă parte a pierderii de condens este scurgerea în rețeaua de încălzire (0,5 - 1%). În plus, o anumită parte a apei (5 - 7%) este îndepărtată din cazan în timpul suflarii continue.
Pierderile de condens și apă în timpul purgerii sunt completate prin adăugarea de apă din orice sursă. Această apă trebuie tratată corespunzător înainte de a intra în unitatea cazanului. Apa care a fost supusă epurării preliminare se numește apă suplimentară, amestecul de condens retur și apă suplimentară se numește apă de alimentare, iar apa care circulă în circuitul cazanului se numește apă de cazan.
Funcționarea normală a unităților cazanului depinde de calitatea apei de alimentare. fizică - Proprietăți chimice apa se caracterizează prin următorii indicatori: transparență, conținut de solide în suspensie, reziduu uscat, salinitate, oxidabilitate, duritate, alcalinitate, concentrație de gaze dizolvate (CO 2 și O 2).
Transparența se caracterizează prin prezența impurităților mecanice și coloidale în suspensie, iar conținutul de solide în suspensie determină gradul de poluare a apei cu impurități solide insolubile. Conținutul de solide în suspensie se măsoară în mg/l. Reziduul uscat este unul dintre principalii indicatori prin care se apreciază adecvarea apei pentru alimentarea unităților de cazane. Reziduul uscat este reziduul după evaporarea unei probe de laborator de apă, uscată la 110 - 120 °C. Conține impurități anorganice și organice coloidale și dizolvate în apă. Unitate de măsurare a reziduurilor uscate - mg/kg.
Salinitatea apei se caracterizează prin concentrația totală în apă a cationilor (Na +; K +; Mg 2 +) și anioni (HCO 3 ; SO 2 4 ; Cl ; SiO 2 3). Salinitatea determină gradul de mineralizare a apei în mg/l. Oxidabilitatea caracterizează concentrația de impurități organice în apă. Oxidabilitatea se calculeaza prin cantitatea de oxigen (mg/l) necesara pentru oxidarea (in anumite conditii) a impuritatilor organice continute in 1 kg de apa. Duritatea apei este un indicator foarte important al calității acesteia. Se caracterizează prin conținutul de ioni de calciu și magneziu (Ca 2 +; Mg 2 +). Se face distincția între duritatea totală F 0 , carbonat F to și non-carbonat F nk. Duritatea totală W 0 este caracterizată prin concentrația totală de ioni de Ca și Mg, adică. Zh 0 \u003d ZhCa + ZhMg. Duritatea carbonatului W to se datorează prezenței bicarbonaților de Ca(HCO3)2 și Mg(HCO3)2. Duritatea carbonatului este temporară, deoarece la fierbere, bicarbonații se descompun cu eliberarea de CO 2 și precipitate solide de CaCO 3 și Mg (OH) 2 (nămol). Duritatea non-carbonată se datorează prezenței în apă a tuturor celorlalte săruri de calciu și magneziu (CaSO 4; MgSO 4; CaCl 2; MgCl 2 etc.). Duritatea non-carbonată Zhnc este uneori numită constantă, deoarece fierberea simplă nu poate descompune aceste săruri datorită proprietăților lor. Prin urmare, Zh 0 \u003d Zh k + Zh nk. De obicei, Zh nk este definită ca diferența Zh nk \u003d Zh o - Zh k.
Duritatea apei este de obicei măsurată în mg-eq / kg sau mcg-eq / kg (1 mg-eq \u003d 103 mcg / echivalent). În funcție de mărimea durității totale, apa naturală este împărțită în trei grupe: moale cu W 0< 4 мг-экв/кг; средней жесткости с Ж 0 = 4 ÷ 7 мг-экв/кг и жесткую с Ж 0 >7 meq/kg. De exemplu, pentru cazanele DKVr la presiuni de până la 2,4 MPa, este permisă o duritate totală a apei de cel mult 0,02 meq/kg.
Alcalinitatea apei se caracterizează prin conținutul de ioni de bicarbonat HCO 3 , carbonat de CO 3 și hidroxil OH-. Alcalinitatea se măsoară în mg-eq/kg. În apele naturale, alcalinitatea se datorează în principal prezenței ionilor de bicarbonat.
În timpul funcționării unității cazanului, are loc o acumulare continuă de impurități nocive în apa cazanului datorită evaporării acesteia și a afluxului de săruri cu apa de alimentare. De regulă, nu există impurități în aburul care iese din cazan (excepție fac sărurile de siliciu din abur la presiuni mari).
Miligram - echivalentul este cantitatea unei substanțe în miligrame, numeric egală cu masa echivalentă a acesteia, care este coeficientul de împărțire a greutății moleculare a substanței la valența sa în acest compus.
Impuritățile rămân în apa cazanului și provoacă efecte nedorite, cu excepția cazului în care sunt luate măsuri adecvate pentru tratarea prealabilă a apei de completare.
Cele mai dăunătoare impurități sunt formatorii de calcar - sărurile de calciu și magneziu, care caracterizează duritatea non-carbonată, precum și gazele dizolvate corozive O 2 și CO 2. Scara este un strat mecanic puternic de depuneri care formează calcar pe pereții interiori ai suprafețelor de încălzire.
Pătrunderea impurităților mecanice și a sărurilor de duritate carbonatată în unitatea cazanului este nedorită din cauza formării așa-numitelor nămol în circuitul evaporatorului - compuși liberi care trebuie îndepărtați periodic. Depunerea de calcar și nămol afectează negativ funcționarea cazanului. Conductivitatea termică a calcarului și a nămolului este neglijabilă în comparație cu conductivitatea termică a pereților metalici. Prin urmare, scara și nămolul cresc rezistența termică la procesul de transfer de căldură de la gaze la apă, ceea ce duce, în unele cazuri, la o creștere inacceptabilă a temperaturii pereților conductei și la o scădere a rezistenței lor mecanice. O creștere a rezistenței termice crește și consumul de combustibil, ceea ce reduce randamentul cazanului.
Gaze dizolvate în apă (O 2 și CO 2) la temperaturi mari sunt foarte corozive. Coroziunea metalului peretilor conductei duce la scaderea grosimii acestora si, in consecinta, a rezistentei mecanice.
Alcalinitatea apei reduce oarecum intensitatea proceselor de coroziune, dar odată cu creșterea alcalinității, se observă spumare a apei în butoaie și spuma poate fi îndepărtată cu abur.
Prezența compușilor organici în apă este, de asemenea, nedorită. Oxidabilitatea ridicată a apei face dificilă procesarea și îndepărtarea sărurilor minerale și crește spumarea. În consecință, asupra calității apei de alimentare se impun anumite cerințe, care depind de tipul unității cazanului (tambur, o singură trecere, apă caldă) și de presiunea aburului generat.
Există două moduri de tratare a apei - pre-boiler și în interiorul cazanului. Tratarea apei înainte de boiler prevede un set de măsuri care asigură standardele stabilite pentru calitatea apei de alimentare. Pentru a menține calitatea necesară a apei din cazan în limitele stabilite, un singur tratament înainte de boiler nu este uneori suficient (de exemplu, pentru alimentarea cazanelor cu tambur de înaltă și ultraînaltă presiune) din cauza imperfecțiunii metodelor și aparaturii utilizate. În acest caz, se folosește suplimentar tratarea apei în interiorul cazanului, în care sunt introduși reactivi chimici (fosfați) în tamburul unității cazanului. Fosfații intră în reacții chimice cu sărurile conținute în apa cazanului și formează compuși liberi ușor solubili care se îndepărtează din cazan.
Pentru cazanele cu trecere o singură dată se utilizează numai tratarea preboiler a apei de completare. În ciuda pregătirii prealabile a apei de alimentare, pentru a menține concentrația de sare în apa cazanului acceptabilă conform standardelor și pentru a preveni depunerile de nămol, cazanul este purjat, adică. o parte din apa cazanului este îndepărtată din acesta. În acest caz, se face distincția între suflarea periodică și continuă a cazanelor cu abur. Purificarea periodică servește în principal la îndepărtarea nămolului din circuitul cazanului. Suflarea continuă este folosită în principal pentru a îndepărta impuritățile dizolvate în apă și pentru a produce abur mai curat. Cantitatea de apă de purjare evacuată din cazan este de obicei determinată (sau setată) ca procent din performanța unității (nu mai mult de 5 - 6%).
Suflarea continuă se efectuează din tamburul cazanului (în cazanele cu tambur dublu - de sus) la nivelul de intrare al amestecului de abur-apă, unde salinitatea este de obicei maximă. Purgarea periodică se efectuează din colectoarele inferioare ale cazanului, unde se acumulează nămol. La cazanele cu tambur dublu, suflarea periodică se efectuează și din tamburul inferior.
Tratarea apei înainte de fierbere trebuie să asigure limpezirea acesteia (înlăturarea particulelor în suspensie), înmuierea, reducerea alcalinității și a salinității, precum și îndepărtarea gazelor dizolvate (O 2 și CO 2). Solidele mari în suspensie sunt îndepărtate prin decantare, mici - prin filtrare. Pentru filtre se folosesc nisip, așchii de marmură zdrobite, antracitul. Pentru a elimina substanțele coloidale și organice, apa este tratată cu un coagulant înainte de filtrare, adică. o substanţă care contribuie la îngroşarea solidelor în suspensie (săruri de fier FeSO 4 şi FeCl 2 sau sulfat de aluminiu A 12 (SO 4) 3. La utilizarea apei de la robinet de oraş se elimină operaţiile de limpezire şi coagulare.
Înmuiați apa, adică reduce duritatea acestuia prin eliminarea cationilor de Ca 2 + și Mg 2 + din apă chiar înainte de a intra în cazan (tratarea apei înainte de boiler). Înmuierea se realizează prin termică sau metode chimice. Metoda termică se bazează pe descompunerea bicarbonaților de calciu și magneziu la încălzire la 360 - 375 K. Substanțele care rezultă puțin solubile (CaCO 3 , Mg (OH) 2) precipită.
În prezent, principala metodă de dedurizare a apei este metoda schimbului de cationi. Esența sa constă în faptul că apa adăugată este trecută prin dispozitive speciale - filtre schimbătoare de cationi umplute cu materiale care participă la schimbul de cationi cu săruri de duritate. Aceste materiale conțin cationi de sodiu (Na+), amoniu (NH+), hidrogen (H+). Cationii sărurilor de duritate înlocuiesc cationii din materialul filtrant. Astfel, cationii care fac parte din compușii materialului filtrant intră în apa tratată, iar cationii sărurilor de duritate sunt reținuți de acest material. Cationii care au trecut în apă nu mai sunt formatori de calcar.
Ca materiale cationice în cazanele de producție și încălzire, se utilizează cărbune sulfo (piatră și maro, tratat cu acid sulfuric concentrat), care este saturat cu cationi Na +, NH 4 + sau H +.
Orez. 19.25. Schema statiei de tratare a apei.
1 - solvent de sare; 2, 3 - filtre cationitice; 4 - schimbător de căldură: 5 - table perforate (plăci); 6 - dezaerator; 7 - pompa de alimentare; conducte; I - Apa bruta suplimentara; II - apa dedurizata; III - îndepărtarea amestecului vapori-gaz; IV - retur condens; V - pereche; VI - apa de alimentare; VII - scurgeți în scurgere.
În funcție de calitatea sursei și a apei de alimentare, - diverse metode cationizare: cationizare sodiu (Na-cationizare), amoniu - cationizare (NH 4 -cationizare), hidrogen - cationizare (H-cationizare). Se folosesc și metode combinate, care se desfășoară după trei scheme - secvenţial, paralel, articulat.
În cazanele de încălzire și industriale, schema de cationizare Na - NH4 este utilizată pe scară largă. În timp, schimbătorul de cationi este saturat cu cationi de calciu și magneziu și activitatea acestuia scade. Pentru a restabili proprietățile de schimb pierdute, schimbătorul de cationi este regenerat prin tratarea acestuia cu o soluție slabă de H 2 SO 4 , NaCl sau NH 4 C 1 (în funcție de tipul de ion de schimb). Metode detaliate de dedurizare a apei, descriere și calcul diverse scheme prezentate în literatura de specialitate.
Oxigenul, dioxidul de carbon și aerul dizolvat în apă provoacă coroziunea pereților cazanului, astfel încât gazele sunt îndepărtate din apă prin degazarea acesteia. Dintre toate metodele cunoscute de degazare a apei, cea termică este cea mai comună. Această metodă se bazează pe proprietatea gazelor O 2 și CO 2 de a reduce gradul de solubilitate pe măsură ce temperatura apei crește până la fierbere, când la presiuni parțiale zero ale O 2 și CO 2 solubilitatea lor scade la zero.
Pe fig. 19.25 prezintă o diagramă schematică a unei stații de tratare a apei (dedurizarea și degazarea cationilor).
Apa suplimentară din alimentarea cu apă intră în filtrul de Na-cationit, unde este reținută majoritatea săruri care caracterizează duritatea apei. Există două filtre de cationiți în circuit. Un filtru, de exemplu 2, este în funcțiune, iar celălalt 3 este în curs de regenerare a schimbătorului de cationi. O soluție slabă de NaCl (6-10%) este introdusă în filtrul 3 din solventul de sare 1. Apa dedurizată este introdusă într-un dezaerator (degazator), unde gazele dizolvate sunt îndepărtate din acesta.
Apa este încălzită în fața dezaeratorului apa fierbinte sau abur într-un schimbător de căldură, pentru a economisi consumul de abur pentru dezaerare. Partea superioară (capul) a dezaeratorului este alimentată cu apă purificată și condens, care este returnat în camera cazanului. Trecând prin foile perforate, apa se sparge în jeturi mici pentru a mări suprafața de contact cu aburul care este alimentat în cap. Apa este încălzită până la fierbere, în timp ce gazele dizolvate sunt îndepărtate dintr-o țeavă instalată în partea de sus a capului. În dezaeratoarele atmosferice se menține o presiune de 0,115 - 0,12 MPa, ceea ce corespunde unei temperaturi de saturație de 376 - 377 K.
Dezaeratoarele de acest tip sunt utilizate în cazane de joasă și medie presiune. Acestea asigură eliminarea completă a oxigenului și reduc dramatic conținutul de CO 2 din apa de alimentare. La centralele termice cu cazane de înaltă presiune se folosesc dezaeratoare de înaltă presiune (0,6 MPa).
Numărul și capacitatea dezaeratorului (din punct de vedere al apei) în cazanele de încălzire și industriale sunt determinate de cantitatea de apă de alimentare și cantitatea de apă pentru alimentarea rețelelor de încălzire. Alimentarea cu apă în rezervoarele dezaeratorului trebuie să fie timp de 20 - 30 de minute la debitul maxim. Alimentarea cu apă în rezervoarele dezaeratoarelor de la CCE trebuie să fie de cel puțin 15 minute de funcționare la debit maxim.
În cazanele de apă caldă se folosesc dezaeratoare de tip vid, în care se menține un vid de 0,02 - 0,03 MPa, care corespunde unui punct de fierbere de 330 - 340 K. Apa este încălzită în ele de la o rețea de alimentare cu apă caldă.
Încălcarea alimentării neîntrerupte a unității cazanului cu apă de alimentare poate duce la accidente grave. Apa este furnizată unității cazanului printr-o pompă de alimentare. Fiecare centrală de cazane, în conformitate cu regulile Gosgortekhnadzor, trebuie să aibă două pompa- principal, sau de lucru, și rezervă. Pompa principală este de obicei o pompă centrifugă cu mai multe trepte acţionată electric. Servește ca rezervă Pompă cu piston alimentat de un motor cu abur. La centralele de cogenerare mari, pompele centrifuge antrenate de o turbină cu abur mică (pompe turbo) sunt folosite ca rezervă.
Debitul fiecărei pompe trebuie să fie de cel puțin 110% din capacitatea nominală a cazanului, iar presiunea creată de pompa de alimentare trebuie să depășească presiunea din tamburul cazanului cu valoarea rezistenței hidraulice totale a conductei de alimentare (inclusiv economizorul). Presiunea este determinată de formula
H \u003d p k.a + H rezistență (19.30)
unde p k.a - presiunea în tamburul cazanului; H rezist - pierderea de presiune în linia de alimentare (de obicei Írezist = 0,3 ÷ 0,4 MPa).
Puterea de antrenare a pompei de alimentare N, kW, se găsește prin expresie
N \u003d 1,1 D nom H10 -3 / ȵ n (19,31)
unde 1,1 - factor de siguranță; numărul D - capacitate nominala camera cazanelor, m 3/s; H este înălțimea totală a pompei, Pa; ȵ n - randamentul pompei; pentru Pompe centrifugeȵ n = 0,5 ÷ 0,7 (în funcție de performanță).
Echipamente auxiliare ale centralei de cazane - alimentare cu combustibil. Pentru funcționarea normală și neîntreruptă a centralelor de cazane, este necesar ca acestea să fie furnizate în mod continuu cu combustibil. Procesul de alimentare cu combustibil constă din două etape principale: 1) alimentarea cu combustibil de la locul extragerii acestuia către depozitele situate în apropierea cazanului; 2) alimentarea cu combustibil de la depozite direct la camerele cazanelor. Prima etapă se realizează cu ajutorul transportului feroviar sau pe apă sau autobasculante; în a doua etapă, cărucioare cu ecartament îngust cu o capacitate de până la 1,5 m 3 sunt folosite pentru a transporta combustibilul, transportoare cu bandă, stivuitoare, funiculare, palanuri și alte dispozitive care mecanizează acest proces.
De regulă, depozitele pentru combustibili solizi sunt amenajate deschise, iar capacitatea lor este de obicei calculată pentru o aprovizionare de cel mult două luni. Combustibilul din aceste depozite este depozitat sub formă de stive. Pentru a evita arderea spontană, înălțimea stivei de turbă nu trebuie să depășească 1,5 m. Dimensiunile stivelor de alte tipuri de combustibili solizi nu sunt standardizate.
Instalațiile de depozitare pentru combustibili lichizi sunt rezervoare din oțel (pământate) și din beton (subterane) cu un volum de 100 m sau mai mult. Sunt situate în afara camerelor cazanelor. Este de preferat să folosiți depozitarea din beton. Păcurul este livrat la depozite în cisterne feroviare. Cu ajutorul aburului furnizat de furtunuri speciale, uleiul de combustibil din rezervoare este încălzit la 340 - 350 K și turnat într-o tavă, al cărei fund este, de asemenea, încălzit de conducte de abur. Păcura pătrunde prin tavă în spațiile de depozitare, la care sunt conectate stație de pompare echipat cu filtre și încălzitoare de păcură. Schema de gestionare a păcurului a cazanului este prezentată în fig. 19.26.
Combustibilul gazos este furnizat cazanelor prin conducte de gaz. În funcție de presiunea gazului, conductele pot fi de joasă presiune (până la 0,5 kPa), presiune medie (de la 0,5 kPa la 0,3 MPa) și de înaltă presiune (mai mult de 0,3 MPa). Pe fig. 19.27 prezintă o diagramă a unui punct de control al gazului pentru alimentarea cu gaz la arzătoarele unităților cazanului.
După intrarea în conducta de gaz în camera cazanului, pe ea sunt instalate o supapă de închidere pentru rețeaua de gaz, un manometru 2 și o supapă de închidere 1 pentru rețeaua de gaz a cazanului. Apoi se instalează un filtru 3, o supapă de siguranță 4 și un regulator de presiune 5, care menține presiunea gazului în fața arzătoarelor la nivelul necesar. În cazuri excepționale, este posibilă prelevarea de probe de gaz în plus față de regulator. În cazul unei creșteri neașteptate a presiunii gazului în fața arzătoarelor peste valoarea setată, supapa de siguranță 6 este activată și gazul este evacuat în atmosferă printr-o lumânare de purjare 12 instalată deasupra acoperișului clădirii cazanului. Consumul de gaz este luat în considerare de contorul 7. Punctul de control al gazului poate fi montat atât în interiorul încăperii propriu-zise, cât și în exteriorul acesteia.
Curățarea gazelor de ardere și îndepărtarea cenușii și zgurii. Când se ard combustibilii solizi, se produce multă cenușă. 
Orez. 19.26. Schema de management al pacurii a cazanului.
1 - calea ferata pentru rezervor; 2 - debitul de scurgere; 3 - rezervor de păcură; 4 - serpentine pentru incalzirea pacura in rezervor; 5 - groapă de scurgere; 6 - pompa de abur; 7 - groapă de ulei; 8 - capac de aer; 9 - filtru; 10 - încălzitoare de păcură; 11 - conductă de petrol; 12 - centrale termice; 13 - duze; 14 - conductă de păcură.
În timpul procesului de ardere stratificată, cea mai mare parte a impurităților de combustibil mineral (60 - 70%) se transformă în zgură și cade prin grătareîn tava de cenușă. În cuptoarele cu cărbune pulverizat, cea mai mare parte (75 - 85%) din cenușă este îndepărtată din cazane cu gazele de ardere. Emisia de gaze foarte praf printr-o conductă în atmosferă nu este permisă din cauza poluării bazinului de aer din jur și a deteriorării condițiilor sanitare. conditii de igiena v aşezări situat in apropierea cazanelor. În plus, cenușa cauzează uzura abraziva palele ventilatorului. Toate aceste motive fac necesară captarea cenușii din gazele de ardere.
În prezent, următoarele tipuri sunt utilizate în cazane colectoare de cenusa: 1) mecanic inerțial; 2) umed; 3) precipitatoare electrostatice; 4) combinate.
Colectatoarele de cenusa inerțiale (mecanice) funcționează pe principiul separării particulelor de cenușă dintr-un flux de gaz sub influența forțelor de inerție (cu o schimbare bruscă a direcției fluxului, cu turbionarea fluxului de gaz etc.).
Orez. 19.27. schema circuitului statie de control al gazelor.
1 - supapă; 2 - manometru; 3 - filtru; 4 - supapă de siguranță - închidere (PZK); 5 - regulator de presiune; 6 - supapă de siguranță (PSK); 7 - contor; 8 - termometru; 9 - manometru lichid; 10 - linie la cazane; 11 - linie de refulare din PSK; 12 - lumânare de purjare; 13 - linie de impuls.
Pe fig. 19.28 prezintă o diagramă a unui colector de cenușă ciclon. Datorită intrării tangenţiale în ciclon, fluxul de praf şi gaz primeşte o mişcare de rotaţie, în urma căreia particulele de cenuşă sunt aruncate de forţele centrifuge către peretele corpului, cad din flux şi cad în buncăr. Deoarece forța centrifugă cu care sunt aruncate particulele de cenușă, ceteris paribus, va fi cu atât mai mare, cu cât raza ciclonului este mai mică, recent, în loc de un ciclon, ei preferă să construiască cicloni de baterii din câteva zeci de cicloni mici. Dezavantajul colectoarelor de cenușă ciclon este infiltrarea relativ mare (până la 40% în carcasă unică și până la 20% în baterie) a celui mai mic praf în gazele de ardere din spatele ciclonului. Acest tip de colectoare de cenusa este utilizat in cazane de incalzire si industriale cu un debit de gaze arse de pana la 50.000 m 3/h, redus la conditii normale.
În prezent, colectoarele de cenușă sunt utilizate pe scară largă tip umed. Particulele de cenușă sunt eliberate din flux sub acțiunea forțelor de inerție. Peretele colectorului de cenușă este umezit cu o peliculă de apă, care este introdusă în capcană prin diferite dispozitive de pulverizare. Pe fig. 19.29 prezintă o diagramă a unui colector de cenuşă umed (scrubber) cu o alimentare tangenţială mai mică de gaz praf.
Cenușa prinsă și apa contaminată sunt îndepărtate de pe fund, iar gazele curățate sunt îndepărtate din partea de sus a corpului scruberului. Colectorul de cenusa de tip umed se foloseste in cazane cu un debit de gaze arse mai mare de 100.000 m 3/h, redus la conditii normale, cu conditia ca continutul redus de sulf volatil S rl.p ≤ 1%.
Principiul de funcționare al precipitatoarelor electrostatice este acela că trec gazele praf câmp electric, format între un cilindru de oțel (pol pozitiv) și un fir care trece de-a lungul axei cilindrului (pol negativ). Masa principală a particulelor de cenușă primește o sarcină negativă și este atrasă de pereții cilindrului, în timp ce o parte nesemnificativă a particulelor de cenușă primește o sarcină pozitivă și este atrasă de sârmă. Cu scuturarea periodică a precipitatorului electrostatic, electrozii sunt eliberați de cenușă. Consumul de energie electrică este scăzut (0,1 - 0,15 kW la 1000 m 3 de gaz), dar tensiunea înaltă (până la 90.000 V) necesită o atenție deosebită la întreținerea precipitatoarelor electrostatice. Precipitatoarele electrostatice sunt utilizate în încăperile cazanelor cu un debit de gaze arse mai mare de 70.000 m 3/h, raportat la condiții normale.
Colectatoarele combinate de cenușă sunt în două etape, în timp ce funcționarea fiecărei etape se bazează pe principii diferite.
Cel mai adesea, un colector de cenușă combinat constă dintr-un ciclon de baterie (prima etapă) și un precipitator electrostatic (a doua etapă). 
Orez. 19.28. Colector de cenusa ciclon. a - schema ciclonului; b - forma generala baterie ciclon; c - melc ciclon; 1 - ciclon; 2 - melc spiralat; 3 - colector de intrare; 4 - capac; 5 - teava de evacuare; 6 - corp ciclon; 7 - colectare bukker de cenușă și praf.
Orez. 19.29. Schema unui scruber centrifugal proiectat de VTI
1 - corp; 2 - conducta de admisie; 3 - supapă; 4 - colector de alimentare cu apă; 5 - duze de irigare.
Eficiența colectoarelor de cenușă se evaluează prin valoarea coeficientului de curățare (îndepărtarea prafului).
ɛ \u003d S y / S d 100%
unde S y , S d - conținutul de cenușă în gaze, respectiv, după capcană și înaintea acesteia.
Cicloanele cu o singură carcasă au ɛ = 40 ÷ 50%, pentru cicloanii cu baterii ɛ = 75 ÷ 85%, pentru colectoarele umede de cenuşă ɛ = 90 ÷ 94%, pentru precipitatoarele electrostatice ɛ = 90 ÷ 95%; cu curățare combinată ɛ = 98%.
Proces îndepărtarea cenușii poate fi împărțit în două operațiuni principale: curățarea zgurii și pubele de cenușă și transportul cenușii și zgurii la haldele de cenușă sau la fabricile de produse din beton de zgură.
Există trei moduri de a elimina reziduurile focale:
- mecanice - folosind diverse mecanisme - raclete, palanuri, șuruburi, îndepărtatoare de zgură etc.;
- pneumatic, bazat pe capacitatea fluxului de aer de a deplasa materiale în vrac;
- hidraulic, care este cel mai avansat în ceea ce privește mecanizarea procesului.
Esența sa constă în faptul că zgura și cenușa, după descărcarea din cuptoare și conducte de gaz, sunt spălate în canale și transportate de-a lungul lor până la un punct central. De acolo, folosind un jet de hidroelevator sub o presiune de până la 2,5 MPa, zgura este zdrobită și, împreună cu cenușa, este pompată prin conducte către haldele. Metodele de curățare a produselor de ardere a combustibilului din compușii care conțin sulf și oxizi de azot sunt în prezent încă în faza de testare de laborator și pilot. Concentrațiile totale maxime admise ale acestor compuși, conform standardelor adoptate în Rusia, sunt de 0,085 mg/m 3 .
Centrala de cazane Energia-SPB produce echipamente auxiliare de cazane pentru centralele de cazane:
Transportul echipamentelor auxiliare de cazan se realizează prin autotransport, vagoane feroviare și transport fluvial. Centrala de cazane furnizează produse în toate regiunile Rusiei și Kazahstanului.