66423858 Manual Echipamente Termice

BLACK SEA SUPPLIERS

Str. Interioar`, 2 Constan\a

Tel/Fax: +40-241-637008, +40-241-695340

www.blackseasuppliers.ro

3INSTALA|II DE {NC~LZIRE PENTRU CONSTRUC|II CIVILE

CU ECHIPAMENTE }I MATERIALE BLACK SEA- cuprins -

pag.1. CONFORTUL TERMIC {N CL~DIRI ........................................................................ 7

1.1. Schimbul de caldur` [ntre om ]i mediul [nconjur`tor ................................. 71.2. Parametrii confortului termic ......................................................................... 8

1.2.1. Temperatura aerului din interior 81.2.2. Temperatura suprafe\elor [nconjuratoare (temperatura medie radianat`) 101.2.3. Temperatura senzorial` ]i temperatura de confort 111.2.4. Umiditatea relativ` a aerului interior 121.2.5. Viteza de mi]care a aerului interior numarul orar de schimburi de aer 131.2.6. Al\i factori care influen\eaz` confortul 13

1.3. Condensarea vaporilor de ap` [n pere\i ........................................................ 151.3.1. Pun\ile termice ]i ac\iunea lor asupra confortului termic 151.3.2. Condensarea vaporilor de ap` [n pereti. Bariera de vapori 15

2. ELEMENTE }I SISTEME DIN COMPONEN|A CENTRALEI TERMICE ................ 19

2.1. Combustibili ..................................................................................................... 192.1.1. Propriet`\ile fizico-chimice ale combustibililor 192.1.2. Proprieta\ile fizice ale gazelor de ardere 232.1.3. Instala\ii de alimentare pentru combustibili lichizi 252.1.4. Instala\ii de alimentare pentru combustibili gazo]i 282.1.5. Instala\ii de alimentare pentru gaze petroliere lichefiate 29

2.2. Instala\ii de ardere ........................................................................................... 302.2.1. Instala\ii de ardere pentru combustibili solizi 30

2.2.1.1. Arderea lemnelor 302.2.1.2. Arderea c`rbunilor 312.2.1.3. Arderea brichetelor 32

2.2.2. Arz`toare de combustibil gazos 322.2.2.1. Arz`toare autoaspirante 332.2.2.2. Arz`toare cu aer insuflat 33

2.2.3. Arz`toare de combustibil lichid 432.2.3.1. Arz`toare pentru combustibil M. 432.2.3.2. Arz`toare pentru combustibil C.L.U. 512.2.3.3. Arz`toare pentru combustibil p`cur` 52

2.2.4. Arz`toare mixte gaze-lichid 542.2.5. Reducerea emisiilor poluante 56

2.3. Cazane ............................................................................................................... 592.3.1. Cazane [n minicentrale termice 602.3.2. Cazane mici in centrale termice de [nc`lzire 652.3.3. Tipuri constructive de cazane 71

2.3.3.1. Criterii de alegere 712.3.4. Cazane de [nc`lzire pentru centrale de habitat 71

Echipamente termice4 5

2.3.4.1. Cazane cu volum mare de ap` pentru combustibil gazos sau lichid 712.3.4.2. Cazane cu volum mare de ap` pentru combustibil solid 782.3.4.3. Cazane cu volum mic de ap` pentru combustibil gazos sau lichid 792.3.4.4. Cazane cu condensa\ie 852.3.4.5. Pompa de vapori de ap` - (P.V.A.) 882.3.4.6. Reguli de montare a cazanelor mici [n centrale 90

2.3.5. Cazane de abur pentru centrale industriale mici 912.3.6. Cazane cu fluid diatermic pentru centrale industriale 93

2.4. Pompe de circula\ie ......................................................................................... 97 2.4.1. Alegerea pompelor de circula\ie 98

2.5. Sisteme de siguran\` pentru centrale termice .............................................. 1012.6. Co]uri de evacuare a gazelor de ardere solu\ii constructive ................... 107

2.6.1. Co] metalic simplu izolat la exterior 1072.6.2. Co] ceramic simplu 1092.6.3. Co] ceramic cu aerisire 1102.6.4. Co] ceramic cu aspira\ie periferic` de aer 1112.6.5. Calculul tirajului pentru co]urile simple 113

2.6.5.1. Calculul tirajului brut 1132.6.5.2. Calculul tirajului net 115

2.6.6. Apari\ia condens`rii [n co] 119 3. CENTRALE TERMICE ............................................................................................. 121

3.1. Racordarea minicentralelor ............................................................................ 1213.2. Centrale termice din module (cazan ]i boiler) .............................................. 1223.3. Centrale termice cu componente discrete .................................................... 1243.4. Tipuri reprezentative de scheme func\ionale de centrale termice .............. 1283.5. Automatizarea centralelor termice ................................................................. 134

3.5.1. Tabloul de comand` ]i control al cazanului 1343.5.2. Regulatoare automate 1353.5.3. Automatizarea arzatoarelor independente 137

4. CALCULUL NECESARULUI DE C~LDURA PENTRU INSTALA|IA DE {NC~LZIRE ......................................................................................................... 139

4.1. Schimburi de c`ldur` ...................................................................................... 1394.2. Schimburi de mas` .......................................................................................... 1464.3. Alegerea ]i dimensionarea corpurilor de [nc`lzire ....................................... 151

5. CALCULUL NECESARULUI DE CALDURA PENTRU PREPARAREA APEI CALDE CONSUM (A.C.C.) .............................................................................. 157

5.1. Considera\ii generale necesarul de c`ldur` .............................................. 1575.2. Debitul de calcul pentru a.c.c. la instala\iile mari ......................................... 1585.3. Debitul de calcul pentru a.c.c. la instala\iile mici ......................................... 1625.4. Stabilirea necesarului de c`ldur` instalat pentru prepararea a.c.c. .......... 162

5.4.1. Producerea a.c.c. n sisteme instantanee , f`r` acumulare 1625.4.2. Asigurarea combinat` a necesarului de a.c.c. n flux ]i cu acumulare 164


5.4.3. Producerea a.c.c. n sistem de acumulare 1686. SISTEME SPECIALE DE {NC~LZIRE ..................................................................... 171

6.1. {nc`lzirea prin pardoseal` ............................................................................... 1716.2. Aparate de [ncalzire prin radia\ie superioar` ................................................ 177

6.2.1. Tuburi radiante de temperatur` ridicat` 1776.2.2. Panouri radiante cu arz`toare ceramice 1816.2.3. Tuburi radiante de temperatura redus` 183

6.3. Utilizarea energiei solare pentru nc`lzirea apei calde de consum ............. 1876.3.1. Radia\ia solar` 1876.3.2. Captatori solari 188

6.3.2.1. P`r\ile componente ale unui captator solar 1906.3.2.2. Randamentul captatorului (panoului) solar 190

6.3.3. Posibilit`\i de preparare a apei calde utiliz@nd energia solar` 1916.3.4. Determinarea volumului de acumulare ]i a suprafe\ei de captare pentru prepararea apei calde de consum 1956.3.5. Exemplu de calcul nr.1 1966.3.6. Considerente tehnico-economice [n dimensionarea instala\iilor solare 1976.3.7. Exemplu de calcul nr. 2 198

7. CHESTIONARE PENTRU OFERTARE .................................................................. 201 7.1. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru culegerea de date n vederea alegerii unui arz`tor ....................................... 201

7.1.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea alegerii unui arz`tor 203

7.2. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru culegerea de date n vederea alegerii unui cazan .......................................... 205

7.2.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea alegerii unui cazan 207

7.3. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru culegerea de date n vederea alegerii unui sistem de pompare .................. 209

7.3.1. Chestionar pentru ob\inerea de date [n vederea ofert`rii unui sistem de pompare 211

7.4. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru culegerea de date n vederea stabilirii solu\iei de central` termic` ............ 212

7.4.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea stabilirii solu\iei de central` termic` 215

7.5. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru culegerea de date n vederea ofert`rii elementelor ce alc`tuiesc instala\ia interioar` de nc`lzire ...................................................................... 219

7.5.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea ofert`rii elementelor instala\iei de [nc`lzire 221

8. EXEMPLE DE CALCUL ............................................................................................ 2238.1. Exemplu de calcul al necesarurilor termice pentru o vila ............................ 2238.2. Exemplu de calcul al necesarurilor termice pentru o scara de bloc ........... 236

9. TABELE }I DIAGRAME UTILE ............................................................. 240

71. Confortul termic in cl`diri

1.1. Schimbul de c`ldur` [ntre om ]i mediul [nconjur`tor

No\iunea de confort este definit` de ansamblul condi\iilor de mediu care asigur` pentru om desf`]urarea optim` a vie\ii fiziologice ntr-o nc`pere. Confortul este asigurat de lipsa senza\iei de cald sau rece (confortul termic), de luminozitatea creat`, de nivelul de zgomot, de compozi\ia chimic` a aerului respirat (puritatea aerului), precum ]i de alte condi\ii de mediu care s` satisfac` preten\iile estetice ale omului (culori, mobilier etc.). Ponderea important`, o de\ine confortul termic.

Corpul omenesc trebuie s` fie men\inut continuu la o temperatur` constant`, n jurul a 37 oC, n care scop c`ldura intern` produs` trebuie evacuat` n mediul nconjur`tor.

Datorit` reac\iilor chimice din organism se produce caldur`, care este preluat` de snge, de la organele interne ]i este transportat` la suprafa\a pielii, de unde este apoi eliminat` n exterior prin convec\ie, radia\ie ]i conduc\ie (sub form` de caldur` perceptibil`) ]i prin respira\ie ]i transpira\ie (sub form` de c`ldur` latent` de vaporizare). Dac` pierderile de c`ldur` sunt mai mici dect c`ldura intern` produs` apare senza\ia de cald iar dac` pierderile de c`ldur` sunt mai mari dect c`ldura intern` produs` apare senza\ia de rece. Senza\ia de confort termic apare atunci cnd se realizeaz` un echilibru ntre om ]i mediu, astfel nct temperatura corpului r`mne constant` la valoarea normal`.

{n figura 1. este prezentat` grafic c`ldura cedat` de om la diverse temperaturi ale aerului n condi\ii de repaos.

Cercet`rile experimentale n domeniu au eviden\iat faptul c` valorile c`ldurii interne (Qint.) produse orar, n func\ie de activitatea desf`]urat`, oscileaz` aproximativ cu valorile din tabelul 1.

Fig.1. C`ldura cedat` de om [n condi\ii de repaos

C`ldura intern` produs` (Qint.) n func\ie de activitatea desf`]urat` de om Tabelul 1

Nr. crt. Natura activit`\ii omului Qint. [kcal/h]

1 Culcat n pat 60 802 Stnd pe scaun 70 903 Stnd n picioare 80 1104 Mergnd ncet (3 km/h) 150 2005 Mergnd repede (8 km/h) 200 4006 Vnz`tor (stnd) 1507 Stnd ]i lucrnd u]or 1408 Stenodactilografe 1409 T`ietor de lemne 45010 Eforturi fizice foarte grele 400 600


Corpul omenesc dispune de un sistem termoregulator care intr` n func\iune n momentul n care echilibrul termic ntre om ]i mediu se modific`. Astfel, la perceperea senza\iei de rece, de exemplu, sistemul termoregulator modific` metabolismul organismului crescnd c`ldura intern` nct s` egaleze piederile de c`ldur`.

Pentru confortul termic este important` temperatura pielii care determin` diferen\ierea senza\iei de rece de cea de cald, precum ]i sensul n care se produc schimburile de c`ldur` ntre om ]i mediu.Temperatura pielii nu este aceea]i pe toat` suprafa\a ei. De asemenea ea variaz` ]i n func\ie de temperatura mediului ambiant, de starea s`n`t`\ii, de vrst`, de sex etc. {n figura 2 se d` varia\ia temperaturilor pielii n func\ie de varia\ia temperaturii mediului.

Deoarece oamenii stau mbr`ca\i, pentru studiul confortului termic este mai important` temperatura medie a suprafe\ei omului dect temperatura pielii.

{mbr`c`mintea, venind n contact cu pielea, preia o parte din c`ldur` ]i o transmite mediului ambiant, ndeplinind func\ia de nveli] termoizolant. F`cnd media ponderat` ntre temperatura medie a p`r\ilor descoperite (minile, capul etc.) ]i temperatura medie exterioar` a mbr`c`min\ii se ob\ine temperatura medie a suprafe\ei omului.

Aceast` temperatur` intr` n calculul transferului convectiv ]i radiant de la om c`tre mediul nconjur`tor.

1.2. Parametrii confortului termic

Senza\ia de confort este asigurat` de urm`torii factori principali, care particip` la schimbul normal de c`ldur` dintre om ]i mediul ambiant :

a) temperatura aerului interior (ta);b) temperatura medie a suprafe\elor nconjur`toare numit` ]i temperatura medie radiant` (tms);c) umiditatea relativ` a aerului interior ();d) viteza aerului din nc`pere (w);

Fiecare din parametrii de confort lua\i n parte nu poate asigura condi\iile de confort pentru orice valori ale celorlal\i factor,i de aceea trebuie studia\i n corela\ie, cel pu\in cte 2 3 factori ntre ei.

1.2.1. Temperatura aerului din interior

Aceast` temperatur` este necesar` pentru asigurarea confortului termic n nc`pere ]i depinde de destina\ia nc`perii.

{n tabelul 2 se dau cteva temperaturi conven\ionale ale aerului interior, impuse de normele romne]ti, pentru unele nc`peri din cl`dirile de locuit, social-culturale, administrative etc.

Asigurarea conforului termic n interiorul unei cl`diri necesit` nu numai men\inerea temperaturii aerului la o anumit` valoare ci ]i ob\inerea unei reparti\ii ct mai uniforme a acestei temperaturi, att pe orizontal` ct ]i pe vertical`.

Aceast` reparti\ie depinde de sistemul de nc`lzire sau r`cire, de propriet`\ile termice, amplasamentul ]i dimensiunile diferitelor elemente de construc\ie, de etan]eitatea cl`dirii.

{n figura 3 se prezint` varia\iile pe vertical` ale temperaturii aerului (ta) ntr-o nc`pere de locuit, n cazul diferitelor instala\ii de nc`lzire. {n abscis` sunt trecute temperaturile aerului ta iar n ordonat` n`l\imea deasupra pardoselii.

O diferen\` de temperatur` ntre temperatura aerului m`surat` la nivelul capului ]i cea la nivelul gleznelor

Fig. 2 Varia\ia temperaturii pielii [n func\ie de temperatura mediului ambiant


nu trebuie s` dep`]easc` 2 oC. La o diferen\` mai mare, sistemul termoregulator al organismului nu poate regla diferit p`r\ile corpului ]i d` o senza\ie nepl`cut` de frig la picioare. Din aceste considerente cazurile 3a (nc`lzire cu aer cald) si 3b (nc`lzire cu sobe) sunt dezavantajoase din punct de vedere al confortului termic.

Reparti\iile temperaturilor pe vertical`, date ca exemplu n figura 3, nu sunt acelea]i n diferitele puncte din nc`pere din cauza curen\ilor de convec\ie provoca\i de diferite elemente de construc\ie care delimiteaz` nc`perea sau cl`direa, precum ]i de suprafe\ele nc`lzitoare sau alte surse de c`ldur`.

{n figura 4 sunt prezentate izotermele, ntr-o sec\iune vertical` printr-o nc`pere de locuit, ce se ob\in n cazul unei nc`lziri locale cu radiatoare alimentate cu ap` cald` (fig. 4-a) ]i n cazul unei nc`lziri prin radia\ie prin plafon (fig. 4-b).Figura 4

{n ambele cazuri se vede influen\a asupra reparti\iei temperaturilor aerului, ta, produs` de suprafe\ele nc`lzitoare ct ]i de elementele constructive (fereastr`, u]`, perete exterior etc.) ale nc`perii.

Deci valoarea ]i reparti\ia temperaturilor aerului pentru ob\inerea confortului termic necesit` o rezolvare complex` a modului de realizare att a construc\iei ct ]i a instala\iei.

Temperatura conven\ional` a aerului interior (ta) Tabelul 2

Denumirea nc`perii ta [oC] Denumirea nc`perii ta [

oC]

1. Locuin\eCamere de locuit ]i holuriBaie, du]uriBuc`t`riiSc`ri ]i coridoare exterioareSp`l`torii ì c`lc`torii

202218

10 - 1515

4.Cre]e si gr`dini\eCamere de joac`DormitoareS`li de meseBì ]i du]uri

22202024

2. Institu\ii publice ]i administrative

BirouriS`li de a]teptareBiblioteci, depozite de c`r\iSc`ri, coridoareClosete, pisuareCamere de dezbr`care ]i du]uri

2016 - 1815 - 18

151522

5. Hoteluri ]i c`mineCamereHoluriBì ]i du]uriRestaurante, cofet`rii

2015 18

2218

3. Scoli si facult`\iClaseLaboratoareS`li de educa\ie fizicaCabinete medicale

1818 2015 18

22

6. Spitale, clinici, maternit`\iRezerve sau saloane pentru bolnaviRezerve sau saloane pentru chirurgieCamere pentru sugariS`li de opera\ii ]i na]teriBì, du ]uri ]i camere de dezbr`careMorga

2222 24

242524

5 16

Fig.3. Varia\ia pe vertical` a temperaturii aerului interior (ta) n cazul diferitelor sisteme de nc`lzire ntr-o nc`pere de locuit (pe vericala centrului pardoselii)a nc`lzire cu aer cald; b nc`lzire cu sobe de teracot`; c- nc`lzire central` cu ap` cald`; d nc`lzire de plafon; e nc`lzire prin pardoseal`


1.2.2. Temperatura suprafe\elor [nconjur`toare (Temperatura medie radiant`)

La stabilirea confortului termic o importan\` deosebit` o are temperatura medie a suprafe\elor delimitatoare, care intervine n schimbul de c`ldur` prin radia\ie dintre corpul omenesc ]i suprafe\ele nconjur`toare mai reci (pere\i, ferestre, u]i, acoperi], luminatoare) ]i mai calde (corpuri nc`lzitoare).

Se calculeaz` cu rela\ia :

tms = Si tsi / Si (oC) (1)

n care :Si este suprafa\a unui element de construc\ie care delimiteaz` nc`perea;tsi temperatura suprafe\ei Si n

oC.

{n schimbul de c`ldur` prin radia\ie dintre corpul omenesc ]i suprafe\ele delimitatoare se consider` capul omului drept partea sa caracteristic`. Asimilnd capul omului cu un punct, n raport cu suprafe\ele delimitatoare, se pot aplica rela\iile caracteristice ale schimbului de c`ldur` prin radia\ie ntre un punct ]i o suprafa\` finit` plan`.

Dar concomitent apar pierderi de c`ldur` prin convec\ie, influen\ate de temperatura aerului interior. Dac` se neglijeaz` pierderile conductive (de contact) ]i se admite o vitez` nul` a aerului n nc`pere, atunci pentru asigurarea confortului pierderile de c`ldur` prin convec\ie ]i radia\ie ale corpului omenesc trebuie s` r`mn` constante pentru acelea]i condi\ii de mediu ]i activitate.

Din ecua\iile de bilan\ se ob\ine :

ta + tms = a (oC) (2)

Constanta a este aceea]i pentru acelea]i condi\ii de mediu ]i activitate.

Spre exemplu, la realizarea confortului termic la locuin\e, birouri, ]coli a = 38 oC, iar pentru ateliere a = 32 10 oC, n func\ie de intensitatea muncii produse.

{n graficul din figura 5 este redat` dependen\a dintre valorile temperaturilor aerului ta ]i temperatura medie radiant` tms.

Fig.5. Diferen\a dintre temperatura medie de radia\ie ]i temperatura aerului

Fig.4. Distribu\ia temperaturilor aerului n plan vertical ntr-o nc`pere.

a nc`lzire central`; b nc`lzire prin plafon


1.2.3. Temperatura senzorial` ]i temperatura de confort

Din punctul de vedere al senza\iei de temperatur`, omul poate fi comparat cu o scal` termometric` deosebit`, al c`rei punct zero corespunde cu o anumit` temperatur` a mediului, la care se realizeaz` bilan\ul termic, f`r` suprasolicitarea sistemului termoregulator. Aceasta reprezint` a]a zisa temperatur` de confort (tc). Aceast` temperatur` este variabil` n timp ]i depinde de debitul de c`ldur` intern` ce trebuie evacuat, deci de activitatea desf`]urat`.

Temperaturile situate pe scala uman` deasupra ]i sub punctul de zero (temperatura de confort corespunz`toare activit`\ii desf`]urate) se numesc temperaturi senzoriale : calde, dac` sunt deasupra ]i reci dac` sunt sub punctul de zero al scalei termometrice umane.

Este evident c` fiec`rei intensit`\i a activit`\ii desf`]urate i corespunde o anumit` temperatur` de confort.

{n figura 6 se prezint` varia\ia temperaturii de confort func\ie de intensitatea activit`\ii desf`]urate n condi\ii particulare : viteza aerului sub 0,2 m/s, ta = tms iar umiditatea relativ` a aerului este men\inut` n domeniul optim, 30 70 %.

De obicei temperatura de confort se poate exprima ca fiind:

tc = (ta + tms) / 2 (3)

dar este influen\at` de sistemul de nc`lzire adoptat. De exemplu, pentru nc`peri echipate cu instala\ie de ncalzire prin radia\ie se folose]te o rela\ie sub forma :

tc = 0,45 ta + 0,55 tms (oC) (4)

Rela\iile (3) ]i (4) sunt valabile pentru camere n care viteza aerului este zero iar umiditatea relativ` a aerului este 30 70 %. De asemenea, este necesar s` fie respectate diferen\ele maxime t = ta - tms cuprinse n tabelul 3.

Pe baza unor rezultate experimentale au fost stabilite unele rela\ii empirice pentru calculul temperaturilor senzoriale, mai mult sau mai pu\in apropiate de realitate.

{n 1907 Heyman ]i Reichenbach au dedus rela\ia :

tfr = a + b ta (oC) (5)

n care : tfr este temperatura pielii masurat` pe frunte, n oC;

a 25,8 25 oC;

b 0,3 0,34.

Dup` Winslow temperatura senzorial` (dac` umiditatea aerului este cuprins` ntre 30 ]i 70 %, iar viteza aerului n nc`pere este sub 0,08 m/s) este dat` de rela\ia :

tsp = 0,52 ta + 0,48 tms (oC) n cazul unui om dezbr`cat (6)

tsp = 0,45 ta + 0,55 tms (oC) n cazul unui om mbr`cat (7)

Fig.6. Varia\ia temperaturii de confort tc, func\ie de intensitatea activit`\ii desf`]urate


n care : tsp este temperatura medie a pielii

Bedford a stabilit rela\ia :

tom = 12,5 +0,67 ta (oC) (8)

Temperaturile senzoriale exprimate prin rela\iile (5) (8) devin temperaturi de confort tc, dac` din punct de vedere termofiziologic parametrii mediului asigur` evacuarea excesului de c`ldur` din organism.

1.2.4. Umiditatea relativ` a aerului interior

Umiditatea relativ` a aerului () reprezint` raportul dintre masa de vapori de ap` con\inu\i ntr-un metru cub de aer umed (v) ]i masa de vapori de ap` corespunz`toare satura\iei (s), la aceea]i temperatur` (T) si presiune (p).

= v / s = pv / Rv T Rv T / ps = pv / ps (9)

unde : pv este presiunea par\ial` a vaporilor de

ap` din aer, la temperatura ta (T = ta + 273 K);ps este presiunea de satura\ie care

corespunde temperaturii termometrului umed tum;T temperatura absolut` n KRv costanta vaporilor de ap`.

Umiditatea relativ` a aerului influen\eaz` schimbul de c`ldur` al omului cu mediul ambiant ce se face prin evaporarea transpira\iei la suprafa\a pielii. Aceast` evaporare depinde de diferen\a dintre presiunea vaporilor de ap` corespunz`toare temperaturii medii a corpului mbr`cat ]i presiunea vaporilor de ap` din aerul interior.

Omul este mai pu\in sensibil la varia\iile umidit`\ii relative a aerului, nesesiznd n mod deosebit diferen\ele ntre 30 ]i 60 %. Ins`, pentru valori mici, < 30 %, apare senza\ia de usc`ciune a pielii ]i n special a mucoasei c`ilor respiratorii.

De asemenea pentru valori mari, > 70 %, (la temperatura ta = 20

oC) apare senza\ia de z`pu]eal` datorit` reducerii posibilit`\ii evapor`rii transpira\iei n timp convenabil. Limita apari\iei senza\iei de z`pu]eal` depinde de temperatura aerului ]i este redat` n figura 7.

{n mod normal valoarea ta (oC) + (%) < 80

reprezint` acel prag de confort care nu trebuie dep`]it n nici o situa\ie.

Al`turi de umiditatea relativ` a aerului poate fi folosit ca indicator ]i con\inutul de umiditate al aerului (g / kg). Se recomand` ca valoarea con\inutului de umiditate (indiferent de temperatura aerului interior) s` nu dep`]easc`

valoarea de 12 g / kg, peste aceast` valoare ap`rnd senza\ia de z`pu]eal`.

Valorile t = ta - tms necesare realiz`rii confortului termic Tabelul 3

ta (oC)

t = ta - tmsLimit`

superioar` OptimLimit`

inferioar`18 + 5 + 0,1 - 4,020 + 0,3 - 3,1 - 8,022 - 4,3 - 6,4 - 12,024 - 8,5 - 9,7 -

Fig.7. Dependen\a dintre temperatura aerului ]i umiditatea relativ` corespunz`toare


1.2.5. Viteza de mi]care a aerului interior, num`rul orar de schimburi de aer.

Viteza aerului (w), ca ]i temperatura aerului interior, influen\eaz` asupra confortului termic m`rind sau mic]ornd schimbul de c`ldur` prin convec\ie ]i schimbul de c`ldur` latent`.

Mi]carea aerului n interiorul nc`perii se produce datorit` :

- form`rii curen\ilor de convec\ie de-a lungul suprafe\elor interioare cnd exist` un ecart de temperatur` ntre temperatura aerului ]i temperatura suprafe\elor;- instala\iilor de nc`lzire, r`cire, ventila\ie sau climatizare existente n nc`pere;- caracteristicilor termice ale elementelor de construc\ie (neetan]eit`\ii, rezisten\` termic`, permeabilitatea la aer etc.);- vntului care contribuie la diferen\a de presiune ntre exterior ]i interior.

Sub ac\iunea fenomenelor de mai sus se produce o primenire a aerului din interior cu a celui din exterior, primenire a c`rei m`rime este propor\ional` att cu diferen\a presiunilor ntre interior ]i exterior ct ]i cu gradul de neetan]eitate al cl`dirii.

Num`rul orar de schimburi de aer "n", exprimat n num`rul volumelor nc`perii pe or` (vol. / h), cu aproxima\ie sunt : - pentru cl`diri de locuit n = 0,5 1; - pentru cl`diri industriale n = 1 1,5; - pentru hale nalte, neetan]e, cu u]i deschise n = 2 3.

Fenomenul descris este folosit la realizarea ventila\iei naturale, organizate. In acest caz cl`direa se prevede cu orificii speciale pentru p`trunderea si ie]irea aerului.

Determinarea num`rului schimburilor de aer, att n cazul neetan]eit`\ilor ct ]i cel al ventila\iei naturale organizate este indicat` n lucr`rile de specialitate.

Corespunz`tor confortului cerut rezult` ]i limite diferite pentru viteza de mi]care a aerului. Pentru confort termic foarte ridicat corespunde in anotimpul friguros o vitez` de mi]care a aerului de ordinul 0,12 0,15 m/s n timp ce pentru o nc`pere de produc\ie n care se desf`]oar` activit`\i fizice intense, viteze de 0,5 0,6 m/s. {n perioada cald` a anului (la temperaturi ale aerului exterior + 20 oC) viteza de mi]care a aerului are valori sim\itor mai mari. {n urma cercet`rilor efectuate a rezultat o dependen\` optim` [ntre ta ]i w, care asigur` senza\ia de confort, a]a cum este reprezentat n graficul din figura 8.

Practica a ar`tat c` pentru cl`diri de construc\ie normal`, nchise, cu etan]eitate normal`, vitezele curen-\ilor de aer au valori care n zonele ocupate de oameni se pot neglija.

1.2.6. Al\i factori care influen\eaz` confortulConfortul ntr-o nc`pere este influen\at ]i de al\i factori care de regul` nu sunt sesiza\i de c`tre to\i ocupan\ii

acelei nc`peri.

1) Con\inutul de praf al aerului de obicei nu este sesizat de oameni. In perioda friguroas` ]i face sim\it` prezen\a n nc`perile nc`lzite cu corpuri statice cnd oamenii reclam` existen\a unui aer prea uscat. In nc`perile industriale n care se lucreaz` cu substan\e pulverulente, prezen\a prafului este sesizat`, ]i trebuie ndep`rtat, astfel nct concentra\ia acestuia s` nu dep`]easc` limitele prescrise prin norme.

Fig.8. Raportul optim ntre ta ]i w, pentru asigurarea confortului termic.


2) Gaze, vapori, mirosuri - provenien\a acestora n aerul nc`perilor este foarte diferit`. Pot ap`rea datorit` procesului respiratoriu al oamenilor, fumatului, datorit` proceselor de ardere, de nc`lzire, datorit` gazelor e]apate de la un utilaj etc. In nc`perile n care se fumeaz`, n cazul unei atmosfere nc`rcate se poate ajunge la concentra\iile indicate n tabelul 4.

Prezen\a oamenilor n nc`peri reprezint` n acela]i timp o surs` permanent` de bioxid de carbon. {n procesul de respira\ie omul degaj` n medie 0,015 0,02 m3 CO2 / h. Con\inutul de CO2 n aerul atmosferic este de cca. 0,04 %. La un con\inut de CO2 n aerul nc`perilor de 0,10,15% (cca. 1000 1500 ppm) se poate vorbi de aer viciat (indicele lui Pettenkofer).

Ac\iunea v`t`m`toare a CO2 asupra omului ncepe la un con\inut de cca. 2,5 % din volumul nc`perii. Inspi-rarea unui aer cu o concetra\ie de 50 120 mg / dm3, inspirat timp de 0,5 1 h, reprezint` pericol de mboln`vire ]i de moarte, iar la o concentra\ie de 360 550 mg / dm3 duce la o moarte rapid`.

Pentru a nu dep`]i concentra\ia maxim` de CO2 trebuie asigurat pentru fiecare persoan` un debit de aer de cca. 12 m3 / h, ceea ce nu se poate realiza numai prin ventilare natural`.

{n figura 9 se prezint` varia\ia debitului de aer proasp`t pe persoan` n m3/h cu concentra\ia de CO2 n func\ie de munca depus`.

M`sur`tori ale concentra\iei de CO2 ntr-o sal` de clas` ventilat` numai natural (prin neetan]eit`\i gea muri nchise) au ar`tat c` timp de 10 15 minute concentra\ia ajunge la peste 1000 ppm iar dup` cca. 45 minute la 2500 ppm.

De aceea prevederea unor sisteme de ventilare sau climatizare pot asigura condi\iile de confort ]i n ceea ce prive]te concentra\ia de CO2.

Oxidul de carbon este ]i mai periculos pentru om. La o concentra\ie de 0,2 mg/ inspirat timp de mai multe ore ncepe s` fie d`un`tor organismului. La o concentra\ie de 2 3 mg/ inspirat 0,5 1 h prezint` pericol de mboln`vire ]i moarte iar la o concentra\ie de 6 12 mg/ duce la o moarte rapid`. Oxidul de carbon ca ]i bioxidul de carbon sunt gaze f`r` miros ]i se pot detecta numai cu aparate speciale.

Sesizarea mirosurilor din nc`peri este influen\at` de umiditatea aerului n mod diferit. Astfel, n timp ce pentru mirosul de tutun ]i de mncare sesizarea acestuia scade cu cre]terea umidit`\ii aerului, la mirosurile de cauciuc, vopsea ]i linoleum, de exemplu, cre]te.

3) Zgomotul sursele sonore de o anumit` amplitudine ]i frecven\` devin v`t`m`toare pentru om reducndu-i ]i productivitatea muncii. Sunt necesare unele m`suri de reducere a zgomotului att n interior ct ]i n exterior.

4) Iluminatul iluminarea mai bun` a nc`perilor creeaz` o senza\ie sporit` de confort. Desigur c` aceasta este func\ie de felul activit`\ii ]i destina\ia nc`perii.

Concentra\ii de nocivit`\i n nc`peri n care se fumeaz` Tabelul 4

Nocivitatea Concentra\ia (aprox.)Oxid de carbon 0,01 % din volumNicotin` 5 mg / m3Particule de praf 300.000 / dm3Nuclee de condensa\ie 5 109 / dm3

Fig.9. Debitul de aer proasp`t pentru o persoan` func\ie de concentra\ia de CO2 admisibil`.

1 aer expirat; 2 nc`peri subterane; 3 concentra\ia maxim` admisibil` n industrie; 4 con\inutul maxim pentru un birou 5 indicele Pettenkofer; 6 aer exterior


1.3. Condensarea vaporilor de ap` [n pere\i

Condensarea vaporilor de ap` din aerul interior pe elementele exterioare de construc\ie, duce la umezirea acestora, m`rirea pierderilor de c`ldur`, la sc`derea temperaturii superficiale interioare, urmat` de intensificarea procesului de condensare ]i deci de mic]orare a confortului termic interior.

1.3.1. Pun\ile termice si ac\iunea lor asupra confortului termic

Elementele de construc\ie termoizolate, pere\i sau acoperi]uri, au uneori, datorit` sistemului constructiv ales, unele por\iuni reduse mai slab izolate, cu o rezisten\` termic` mai redus`. Ele se numesc n practic` pun\i termice pentru c` permit u]or trecerea c`ldurii interioare c`tre exterior ]i formarea, n dreptul lor, a unor zone reci. Sunt ntlnite n practic` mai ales la mbin`rile elementelor de construc\ie.

Dac` temperatura suprafe\ei interioare a pun\ii termice scade sub temperatura de condens (temperatura punctului de rou`) a vaporilor de ap` din aerul interior apar pe pere\i sau tavane zone cu umezeal` ]i mucegai, ceea ce face s` dispar` tot confortul termic scontat, iar n unele cazuri nc`perea poate fi scoas` din func\iune.

Se observ` chiar c` n nc`peri unde atmosfera este aparent permanent uscat` (n birouri, locuin\e etc.) c` zonele reci din dreptul stlpilor, buiandrugilor, col\urilor etc. ncep cu timpul s` fie acoperite cu praf. Acest lucru se explic` prin faptul c` praful este men\inut n suspensie datorit` agita\iei moleculare, cu att mai mare cu ct temperatura este mai ridicat`. In apropierea suprafe\ei reci apare un dezechilibru ]i particulele de praf sunt proiectate pe aceste suprafe\e. Acestea sunt de obicei mai umede ]i praful este fixat pe aceste suprafe\e reci. Cnd umiditatea este mai ridicat`, atunci apar ]i petele de mucegai care sunt foarte greu de cur`\at, r`mn vizibile ]i n timpul verii ]i nc`perea trebuie zugr`vit` din nou. Desigur c` f`r` o remediere a pun\ilor reci, fenomenul se repet` ]i nc`perea trebuie rezugr`vit` dup` 1 2 ani.

Pun\ile termice nu se rezolv` prin materiale extraordinare ci prin proiectarea ra\ional` a elementului de construc\ie, bazat` pe o bun` cunoa]tere a fenomenului fizic ]i a modului de func\ionare a sistemului de termoficare proiectat. Din acest punct de vedere trebuie asigurat nc` de la proiectare c` temperatura minim` n dreptul pun\ilor termice nu scade sub temperatura de condens a aerului interior. Proiectan\ii constructori au diverse solu\ii pentru efectele negative ale pun\ilor termice.

1.3.2. Condensarea vaporilor de ap` [n pere\i. Bariera de vapori

Condensul apare atunci cnd temperatura scade sub punctul de rou`, respectiv cnd presiunea vaporilor de ap` din aer atinge presiunea de satura\ie.

{n cl`diri de locuit producerea vaporilor de ap` variaz` foarte mult n func\ie de perioadele de g`tit, sp`lat, cur`\atul pardoselelor etc.

Omul produce permanent vapori de ap` att prin respira\ie ct ]i prin evaporare la suprafa\a pielii (50 150 g/h func\ie de efortul fizic produs). O familie de 3 4 persoane poate produce 10 15 kg vapori de ap` zilnic.

{n func\ie de umiditatea relativ` interioar` nc`perile se clasific` dup` cum urmeaz` :

- nc`peri uscate n care < 50 %; - nc`peri normale cu = 50 - 60 %; - nc`peri umede cu = 61 - 75 %; - nc`peri foarte umede cu > 75 %;

Vaporii de ap` din aerul interior trec prin elementul de construc\ie spre exterior n timpul iernii, deoarece presiunea vaporilor de ap` din aerul interior (pvi) este mult mai mare dect presiunea vaporilor de ap` din aerul exterior (pve).

{n grosimea peretelui temperatura sc`znd de la interior c`tre exterior, se poate ajunge la situa\ia n care vaporii de ap` s` condenseze dac` se ajunge la presiunea de satura\ie ps a acestora (figura 10 b). Rezisten\a fa\` de trecerea vaporilor printr-un element de construc\ie, denumit` rezisten\` la permeabilitatea la vapori Rv, este direct propor\ional` cu grosimea elementului ]i invers propor\ional` cu coeficientul de permeabilitate la vapori , specific fiec`rui element de construc\ie Rv = / (m2 h bar / g).


Evitarea apari\iei condensului se poate face prin mai multe metode :a) M`rirea rezisten\ei termice (Rt) a fiec`rui element ce delimiteaz` exteriorul astfel nct

k = 1 / Rt i (ti - t)/(ti - te) (11) n care :

k este coeficientul global de transfer de c`ldur` al elementului de construc\ie considerat (W/m2 K sau kcal/m2 h oC);i coeficientul de transfer superficial de c`ldur` la interiorul suprafe\ei (W/m2 K sau kcal/m2 h oC);ti, te temperatura aerului interior respectiv exterior n

oC;t temperatura punctului de rou` corespunz`toare st`rii aerului interior (n diagrama i-x se afl` la intersec\ia x = ct. ]i = 100 %).

Rezisten\a fa\` de trecerea vaporilor printr-un element de construc\ie, denumit` rezisten\` la permeabilitatea la vapori Rv, este direct propor\ional` cu grosimea elementului ]i invers propor\ional` cu coeficientul de permeabilitate la vapori , specific fiec`rui element de construc\ie Rv = / (m2 h bar / g).

Graficele din figura 11 a ]i -b ntocmite pentru dou` valori i sunt valabile pentru temperaturi ale aerului interior cuprinse ntre + 10 oC ]i + 25 oC. Graficul din figura 11-a se folose]te pentru pere\i exteriori verticali ]i orizontali la trecerea c`ldurii de jos n sus, iar graficul din figura 11-b pentru plan]ee casetate la trecerea c`ldurii de jos n sus sau pentru plan]ee cu trecerea c`ldurii de sus n jos ]i pentru col\urile nc`perilor.

Pentru realizarea acestor rezisten\e termice se amplaseaz` straturi termoizolante pe pere\ii exteriori, fie la exterior fie la interior.

Aplicarea stratului termoizolant la exterior are avantaje multiple din punct de vedere al permeabilit`\ii la vapori, deoarece stratul termoizolant este de obicei mai permeabil la vapori dect peretele ]i permite trecerea rapid` a vaporilor din interiorul peretelui. Dar stratul termoizolator este expus intemperiilor exterioare, el trebuie bine protejat.

Aplicarea stratului termoizolator la interior este mult mai des utilizat`, datorit` u]urin\ei de execu\ie ]i faptul c` stratul de protec\ie al termoizola\iei nu este solicitat de intemperii.

O solu\ie foarte bun` este ca stratul termoizolant s` fie greu permeabil la vapori, cum este cazul polistirenu-lui expandat ]i s` fie aplicat la interior.

Fig. 10. Varia\ia temperaturii ]i a presiunilor par\iale ]i de satura\ie [ntr-un element de construc\ie monostrat

a - nu se produce condensareb - se produce condensare

Fig.11. Valorile k necesare pentru mpiedicarea apari\iei condens`rii


b) Prevederea unor bariere de vapori duce la reducerea efectelor nefavorabile datorate migra\iei vaporilor de la interior la exterior. Barierele de vapori compuse din materiale care, de]i au grosimi reduse (carton asfaltat, vopsea de bitum, strat de asfalt, vopsea de lac etc.) opun o rezisten\` mare la trecerea vaporilor.

Amplasarea barierei de vapori trebuie s` fie totdeauna pe partea cald` a stratului izolator. Straturile vor fi a]ezate n ordinea rezisten\ei pe care o opun la trecerea vaporilor.

Prin acest sistem peretele se usuc` n timpul iernii ]i nu exist` nici un pericol de condens la interior.

c) Reducerea stratului de aer termoizolator respectiv al rezisten\ei lui termice din apropierea peretelui. Este bine cunoscut sistemul de eliminare a condensului de pe geamurile vitrinelor printr-un ventilator care sufl` aer din interior pe suprafa\a interioar` a geamului. In felul acesta se elimin` practic rezisten\a la trecerea c`ldurii, eliminnd totodat` ]i posibilitatea de condensare a vaporilor.

Una din cauzele amplas`rii radiatoarelor sub ferestrele exterioare o constituie tocmai ob\inerea sp`l`rii cu aer cald a suprafe\ei interioare a geamurilor ]i respectiv, a evit`rii form`rii condensului. M`rirea temperaturii suprafe\ei interioare a geamului are un efect foarte mare ]i asupra m`ririi confortului din interior, prin evitarea radia\iilor date de suprafe\ele reci.

Fig.12. Amplasarera barierei de vapori la un perete compus din mai multe straturi:a bariera de vapori este la interior, ns` peretele de beton constituie o barier` la exterior; b pozi\ia optim` a straturilor n ordinea rezisten\ei la vapori. 1 barier` de vapori;2 termoizola\ie

19

2. Elemente ]i sisteme din componen\a centralei termice

2.1. Combustibili

Gospod`ria de combustibil este parte integrant` din centrala termic` avnd rolul de a prelua combustibilul ]i de a-l furniza instala\iei de ardere a focarelor cazanelor. Pentru combustibil solid sau lichid, stocarea combustibilului este tot o func\ie a gospod`riei de combustibil.

La majoritatea centralelor termice moderne se utilizeaz` combustibilii gazo]i ]i lichizi, mai pu\in cei solizi, deoarece ace]tia din urm` pun probleme dificile de stocare ]i, n ceea ce prive]te protec\ia mediului, ]i de utilizare.

2.1.1. Propriet`\ile fizico-chimice ale combustibililor

Combustibilii gazo]i, lichizi sau solizi, destina\i prepar`rii agen\ilor termici pentru nevoi de habitat sau nevoi tehnologice, au propriet`\ile descrise n capitolele urm`toare.

Combustibili gazo]i

Combustibilii gazo]i defini\i de STAS 3371 sunt combustibili naturali de z`c`mnt, con\innd metan peste 95% , amestecat ntr-o propor\ie mic` cu gaze de sond`, ]i gaze de rafin`rie (din care s-au extras hidrocarburile de tip propan si butan).

Pentru calculul parametrilor ventilatorului de insuflare a aerului n arz`tor ]i pentru calculul conductelor de aer este necesar s` se determine debitul de aer necesar arderii:

Da = Va B [m3N /s]

unde: Va- este volumul unitar de aer necesar arderii (m3

N pe 1 m3

N de combustibil), B - debitul de combustibil gazos [m3N /s].

{n cazul general, combustibilul gazos poate avea n compozi\ie urm`toarele componente: componente combustibile (CH4 ,C2H6 ,C3H8 ,C4H10 ,H2 ,H2S, CO), componente inerte (CO2, N2 ) ]i comburant O2 . Volumul de aer unitar necesar arderii stoichiometrice Vo este dat de rela\ia:

Vo = 0,00476(0,5CO+0,5H +1,5H S+2CH4+3,5C2H4+5C3H8 +6,5C4H10-O2) [m3N / m

3N]

unde simbolurile chimice reprezint` participa\ii volumetrice procentuale ale componentelor respective n combustibil (la componentele care lipsesc n compozi\ie se introduce valoarea 0) iar unitatea m3Nc are semnifica\ia normal metru cub de combustibil.

Arderea real` se face cu un coeficient de exces de aer definit ca raportul dintre aerul real introdus n procesul de ardere V [m3N / m

3Nc] ]i aerul stoichiometric necesar Vo [m

3N / m

3Nc].

Coeficientul de exces de aer este o important` caracteristic` economic` a arderii deoarece la excese mari de aer se m`resc pierderile de c`ldur` prin evacuarea gazelor din cazan iar la excese prea mici de aer, omogeneizarea imperfect` dintre combustibil ]i aer duce la apari\ia unei arderi incomplete, manifestat` prin prezen\a neeconomic` de CO n gazele de evacuare.

Coeficien\ii uzuali de excese de aer sunt:- pentru arz`toare cu aer insuflat = 1,1 - 1,2- pentru arz`toare cu aer autoaspirat = 1,2 - 1,4

Pentru calculul parametrilor co]ului de evacuare a gazelor de ardere, eventual al exhaustorului, ]i pentru calculul canalelor de gaze de ardere este necesar s` se determine debitul de gaze de ardere produs de arz`tor:

Dg = VgB [m3N /s]

unde Vg este volumul unitar (m3N pe 1 m3N de combustibil) de gaze rezultate din ardere.

{n arderea corect` gazele de ardere au n compozi\ie CO2, SO2, H2O, N2 ]i aerul n exces ( - 1)Vo. Volumul de CO este nesemnificativ la concentra\iile maxime uzuale de 100 ppm n gazele de ardere.


Volumele de gaze de ardere pe componente sunt:

VCO2= 0,01(CO2+CO+CH4+2C2H6+3C3H8+4C4H10) [m3N / m

3N c]

VSO2= 0,01(H2S) [m3

N / m3

N c]

VN2 = 0,79Vo+0,01N2 [m3

N / m3

N c]

VH2O= 0,01H2+H2S+2CH4+3C2H6+4C3H8+5C4H10+0,016Vo [m3

N / m3

N c]

Rezult` volumul de gaze stoichiometric:

Vgo = VCO2 +VSO2+VN2 +VH2O [m3N / m

3N c]

]i volumul real de gaze de ardere pe unitatea de combustibil:

Vg = Vgo + ( -1)Vo [m3N / m3N c]

Deoarece compozi\ia combustibilului gazos se abate uneori de la prevederile standardizate este bine s` se recalculeze puterea caloric` inferioar` Hi n func\ie de compozi\ia efectiv` determinat` n laborator.

Hi = 126,4CO+107,9H2+229H2S+358CH4+673,3C2H6+912,4C3H8+1184C4H10 [kJ/ m3N c]

Combustibili lichizi

Combustibilii lichizi utiliza\i la arz`toare de putere mic` ]i medie se mpart n mai multe categorii, dup` caracteristicile fizico-chimice.

Una din categorii este aceea a combustibilul lichid u]or (CLU) STAS 54 ob\inut din reziduri provenite de la distilarea \i\eiului ]i din amestecarea acestora cu frac\iuni de distilare de tip motorin` sau petrol lampant. Are o viscozitate mare ]i nu poate fi pulverizat dect dup` o prenc`lzire, func\ie de calitatea lui, la 50 ... 90C.

Dup` STAS 54, CLU se poate livra n 4 calit`\i cu caracteristicile prezentate n tab.1

Combustibilul lichid M, STAS 177, este o motorin` cu frac\ie mai larg` de distilare. Din punctul de vedere al procesului de ardere are toate caracteristicile motorinei pentru motoarele Diesel, n particular aceea c`, avnd

viscozitate redus` poate fi pulverizat fin la temperatura ambiant` obi]nuit` din centrala termic` ns` trebuiesc luate m`suri suplimentare de filtrare.

Pentru calculul parametrilor ventilatorului de insuflare a aerului n arz`tor ]i pentru calculul conductelor de aer este necesar s` se determine debitul de aer necesar arderii:

Da = VB [m3N /s]

unde: V - este volumul unitar (m3N pe 1 kg de combustibil) de aer necesar arderii, B - debitul de combustibil lichid [kg /s].

Combustibil lichid u]or (CLU) tip 1 2 3 4

Densitate la 20 oC 0.900 0.930 0.935 0.940V@scozitatea oE la 20 oC 2.0 3.0 4.5 -

50 oC (max) 1.4 2.0 3.0 6.0

80 oC (max) - - - 3.0

Punct de congelare oC (max)

iarna -15 -15 -10 0

vara 5 5 5 5

Punct de inflamabilitate oC (min) 50 55 60 65

Ap` % (max) 0.1 0.5 0.5 0.5

Cenu]` % (max) 0.05 0.1 0.1 0.2

Sulf % (max) 0.5 1.0 2.0 2.0

Cifra de cocs % (max) 1 4 5 8

Putere caloric` inferioar` KJ/kg (min) 41800 40550 40350 39700

Tabel 1


{n cazul general, combustibilul poate avea n compozi\ie urm`toarele elemente, n care simbolurile reprezint` participa\ii gravimetrice n unitatea (kg) de combustibil: componente combustibile (C, H ,S), componente inerte (N

2, W, A) ]i comburant O2 . Conven\ional se noteaza cu W con\inutul de H2O ]i cu A con\inutul de cenu]`.

Spre deosebire de combustibilii gazo]i unde compozi\ia este dat` pe participan\ii volumetrici ai componentelor efective, CH4 ,C2H6 etc., la combustibili lichizi ]i solizi componentele se dau n participa\ii gravimetrice ]i nu pe componente efective (formulele de hidrocarburi ].a) ci n con\inutul total de C, H ].a. determinate titrimetric n laborator.

Volumul de aer unitar necesar arderii stoichiometrice Vo este dat de rela\ia:

Vo = 0,0889C+0,0333S+0,265H-0,0333O [m3N /kg]

La componentele care lipsesc n compozi\ie se introduce valoarea 0.

Arderea real` se face cu un coeficient de exces de aer definit ca raportul dintre aerul real introdus n procesul de ardere V [m3N /kg] ]i aerul stoichiometric necesar Vo [m

3N /kg].

Coeficientul de exces de aer este o important` caracteristic` economic` a arderii deoarece la excese mari de aer se m`resc pierderile de c`ldur` prin evacuarea gazelor din cazan iar la excese prea mici de aer omogeneizarea imperfect` dintre combustibil ]i aer duce la apari\ia unei arderi incomplete, manifestat` prin prezen\a neeconomic` de CO n gazele de evacuare, funingine ]i chiar cocs solid depus n focar.

Coeficien\ii uzuali de excese de aer sunt = 1,1...1,2.

Pentru calculul parametrilor co]ului de evacuare a gazelor de ardere, eventual al exhaustorului ]i pentru calculul canalelor de gaze de ardere este necesar s` se determine debitul de gaze de ardere produs de arz`tor:

Dg = VgB [m3N /s]

unde Vg este volumul unitar (m3N pe 1 kg de combustibil) de gaze rezultate din ardere.

{n arderea corect` gazele de ardere au n compozi\ie CO2, H2O, N2 , SO2 ]i aerul n exces ( -1)Vo. Volumul de CO este nesemnificativ la concentra\ii maxime uzuale de 100 ppm n gazele de ardere.

Volumele de gaze de ardere pe componente sunt:

VCO2= 0,01866C [m3N /kg]

VSO2= 0,006998S [m3

N /kg]

VN2 = 0,79Vo+0,008N [m3

N /kg]

VH2O= (9H+W)/80,4+0,016Vo [m3

N /kg]

Rezult` volulmul de gaze stoichiometric:

Vgo = VCO2+VSO2+VH2O+VN2 [m3N /kg]

]i volumul real de gaze de ardere pe unitatea de combustibil:

Vg = Vgo + ( -1)Vo [m3N /kg]

Deoarece compozi\ia combustibilului se abate uneori de la prevederile standardizate este bine s` se recalculeze puterea caloric` inferioar` Hi n func\ie de copozi\ia efectiv` determinat` n laborator:

Hi = 339C+1200(H-O/8)+104,7S-25,1(W-1,125O) [kJ/kg]

Combustibili solizi

Din punctul de vedere al utilz`rii la cazane se iau n considerare dou` clase de combustibili solizi: combustibili solizi naturali ]i combustibili solizi prelucra\i. Din prima categorie fac parte lemnele ]i c`rbunii iar din a doua categorie c`rbunii bricheta\i.

{n cazul general, combustibilul poate avea n compozitie urm`toarele elemente, n care simbolurile reprezint` participa\ii gravimetrice n unitatea (kg) de combustibil: componente combustibile (C, H ,S), componente inerte (N2, W, A) ]i comburant O2 . Conven\ional se noteaz` cu W con\inutul de H2O ]i cu A con\inutul de cenu]`. Se remarc` aceia]i structur` de compozi\ie cu cea a combustibilului lichid, deci calculul debitului de aer necesar pentru ardere ]i al debitului de gaze de ardere rezultat se face cu acelea]i rela\ii ca pentru combustibilul lichid.


Combustibili solizi naturali

LEMNELE - Lemnele se utilizeaz` drept combustibil la centralale termice din zonele de p`dure, unde

posibilitatea de aprovizionare local` ]i costul relativ sc`zut fac economic` utilizarea lor. Prin calita\ile sale de

ardere: aprindere u]oar` datorit` con\inutului mare de volatile, lipsa sulfului care asigur` o ardere nepoluant`

]i faptul c` resturile de ardere (cenu]a) sunt foarte pu\ine, lemnele sunt un combustibil de bun` calitate pentru

cazanele mici.

Principalele caracteristici ale lemnelor pentru combustibil sunt date n tabelul 2.

C~RBUNII - C`rbunele disponibil n \ara noastr` pentru ardere este lignitul. Unele sortimente calitative

uzuale, precum ]i principalele caracteristici de compozi\ie ]i de ardere ale lignitului sunt prezentate n tabelul 3.

Principalele caracteristici de compozi\ie ]i de ardere ale lignitului

Costul lui ridicat raportat la eficien\a lui termic` face s` nu fie economic` utilizarea lui n centrale de nc`lzire

sau industriale. In afar` de aceasta, datorit` umidit`\ii ini\iale mari, lignitul are o aprindere dificil`, necesitnd un

aport mare de c`ldur` la nceputul procesului de ardere. Cenu]a, care se tope]te la temperaturi joase (1100-1200

C), face ca n ultima faz` s` se produc` zgurificarea patului de ardere ]i apari\ia unor cantit`\i mari de nearse, cu

pierderi energetice ce ajung la 10-15 %.

Caracteristicile de comportare a cenu]ilor sunt date prin valorile: tci - temperatura de nmuiere a cenu]ii,

tct - temperatura de topire a cenu]ii ]i tcc - temperatura de curgere a zgurii.

Combustibili solizi bricheta\i

BRICHETELE - Prin presarea c`rbunilor m`run\i sau praf, cu sau f`r` lian\i, se ob\in brichete de c`rbune.

O parte din sterilul con\inut n c`rbune, rezultat din exploatare, poate fi nl`turat prin flotare n lichide grele ]i

prin aceasta se ridic` puterea caloric` a brichetelor pn` la valori de 17000 - 27000 kJ/kg.

Unii c`rbuni bruni, din clasa c`rbunilor bruni p`mnto]i, se bricheteaz` prin presare la presiune ridicat`.

Restul c`rbunilor necesit` pentru brichetare un liant de tip bituminos.

Compozi\ia [%] C H O N A WCenu]a la masa uscat` 2Umiditatea la masa brut`Lemn verde 30-50Lemn uscat 15-30Uscat artificial 5-10Putere calorific` func\ie de umiditateUmiditatea [%] 0 10 20 30 40 50Putere calorific` inferioar` [kJ/kg] 18800 16600 14500 12300 10300 8120

Tabel 2

BAZIN W% A% S% Hi(kJ/kg) tci tct tccMotru 41 42.5 1.4-1.5 6490-6910Rovinari 41 40.5 1.2-1.5 6590-7120 960 1195 1295Anina 9 54 1.7 13400Cozia 10.2 54.8 1.6 12560 1051 1090 1141Cmpulung 31 36.2 1 10460Filipe]ti 28.5 41 2.5 8372 1027 1110 1160Sotnga 36.1 40 2.5 8580Com`ne]ti 11.5 46.5 2.3 13000 948 1118 1181

Tabel 3


{n tabelul 4 se prezint` unele caracteristici ale brichetelor de c`rbunecompozi\ie ]i caracteristici de ardere.

2.1.2. PROPRIET~|ILE FIZICE ALE GAZELOR DE ARDERE

Densitatea gazelor de ardere

Densitatea normal` a gazelor de ardere se calculeaz` cu rela\iile :

- pentru combustibil gazos:

gN = ( comb + 1,293 * * Vo ) / ( Vgo + ( - 1 )*Vo ) [kg/ m3N]

- pentru combustibil lichid sau solid:

gN = ( 1 + 1,293 * * Vo ) / ( Vgo + ( - 1 )*Vo ) [kg/ m3N]

unde: comb este densitatea combustibilului gazos ( pentru gaz natural comb = 0,717 [kg/m3N] ); Vo este volumul stoichiometric de aer necesar arderii [m3N/m

3N sau m

3N /kg];

Vgo volumul stoichiometric de gaze rezultate din ardere [m3N/ m3

N sau m3

N /kg];

- excesul de aer.

Densitatea real` a gazelor de adere, la temperatura tgm, va fi:

gm = gN*273 / ( 273 + tgm ) [kg/ m3N]

C`ldura specific` a gazelor de ardere

C`ldura specific` medie a gazelor de ardere se calculeaz` ca o medie ponderat` a c`ldurilor specifice ale

componentelor.

Cu aceste preciz`ri, n gazele de ardere se iau n considerare pentru calculul c`ldurii specifice 4 componen\i:

VCO2, VH2O, VN2 ]i aerul n exces n gazele de ardere ( - 1 )*V0. Volumul unitar la care se refer` compozi\ia gazelor de ardere este:

Vg = VCO2 + VH2O + VN2 + ( ? - 1 )*Vo [m3N/ m

3N sau m

3N/kg]

Media ponderat` a c`ldurilor specifice rezult` din rela\ia:

cpg = VCO2/Vg*cpCO2 + VHO2 / Vg*cpH2O + VN2 / Vg*cpN2 + ( - 1 )*Vo / Vg*cpaer [kJ/ m3N]

C`ldura specific` a fiec`rui component depinde de temperatur` ]i se g`se]te tabelat.

Pentru comoditatea calculului, se prezint` n fig.1 c`ldura specific` pentru gaze de ardere din combustibilii

uzuali, gazo]i ]i lichizi.

Mina de provenien\` a c`rbunelui

Petrila, Aninoasa Com`ne]ti Codlea

Forma brichetelor ovoid` ovoid` ovoid`Dimensiui [mm] lungime 54-59 49-54 56-60

l`\ime 45-48 44-48 43-48grosime 34-36 30-34 32-40

Masa [g/buc] 47-60 40-50 45-65Liant bituminos [%] 6,5-7 10,5-11,5 -Compozi\ie volatile [%] 35-38 23-25 30-32

umiditate [%] 3-4 3-4 6-7cenu]` [%] 14-17,3 17,5-21 36-38,5

sulf [%] 3 3,7 1,5Putere caloric` [kJ/kg] 24700 - 26700 23600 - 25500 17200 - 17600

Tabel 4


Concentra\ia componentelor din gazele de ardere

Procesul de ardere stoichiometric nu se poate realiza practic, de aceia procesele de ardere sunt cu exces

de aer , definit ca raport ntre aerul efectiv de ardere Va ]i aerul minim chimic necesar Vao.= Va/Vao

Gazele rezultate din ardere au urm`toarele componente : CO2 - din arderea complet` a carbonuluiH2O - din arderea complet` a hidrogenului SO2 - din arderea sulfuluiN2 - din aerul de ardere si din azotul de constitu\ie al combustibiluluiO2 - oxigenul din aerul [n excesCO - din arderea incomplet` a carbonuluiNO si NO2 - din oxidarea azotuluiv - cenu]a volant` ]i funingine.

v se m`soar` n mg/m3, ceilal\i componen\i se m`soar` n propor\ii volumetrice raportate la gazele de ardere: exprimate n procente (pc), p`r\i pe milion (ppm), sau n propor\ii gravimetrice, exprimate n mg/m3N sau mg/kWh aceasta din urm` fiind raportat` la gazele rezultate din cantitatea de combustibil a c`rui efect termic este 1 kWh.

Deoarece rezultatele trebuie s` fie comparabile, iar gazele de ardere pot fi diluate ntr-o propor\ie diferit` cu excesul de aer, m`sur`rile se recalculeaz` pentru una din cele 3 referin\e standard: O2=0% , O2=3% sau O2=6%.

Parametrul m`surat X n gazele de ardere care aveau concentra\ie m`surat` la O2mas (%) se transform` n parametrul recalculat X la (O2norm) cu rela\ia de calcul:

X(O2norm) = X(O2mas)(21 - O2norm)/(21 - O2mas)

Emisiile poluante (CO, SO2, NO, NO2) se exprim`, func\ie de unit`\ile dorite, utiliznd urm`toarele rela\ii:1 ppm CO = 1,072 mg/kWh; 1mg/Nmc CO = 1,25 ppm1 ppm NOx = 1,575 mg/kWh; 1mg/Nmc NOx = 2,05 ppm

1mg/Nmc SO2 = 2,93 ppm

Fig.1 C`ldura specific` pentru gaze de ardere din combustibilii gazo]i ]i lichizi


Parametrii care trebuie determina\i la o instala\ie de ardere ]i care definesc calitatea arderii sunt: excesul de aer , pierderea prin ardere incomplet` propor\ional` cu CO, emisiile poluante: CO, NOx=(NO+NO2), SO2, .

Excesul de aer se determin` din m`surarea de O2:

= 21/ (21 - O2)

Con\inutul de CO2 se determin` indirect tot din m`surarea O2

CO2 = CO2max( 21 - O2 ) / 21

Valoarea con\inutului maxim de CO2 [n arderea stoichiometric`, CO2max, este stocat` [n memoria aparatului de m`sur` cu valorile: 15,5 % pentru combustibil lichid u]or, 12,0 % pentru gaz natural, 20,7 % pentru c`rbune energetic.

{n consecin\` structura unui aparat complet de analiz` a gazelor de ardere este compus` din totalitatea sistemelor de m`surare pentru fiecare component n parte.

Sonda de prelevare a gazelor de ardere, amplasat` la ie]irea gazelor din cazan, este completat` cu un termocuplu de m`surare a temperaturii gazelor de ardere ]i cu o sond` de m`surare a presiunii. Filtrul primar ]i cel fin, prev`zut cu capilare de regularizare a curgerii, asigur` re\inerea particulelor n suspensie. Separatorul de umiditate re\ine condensul ]i vaporii de ap` din gazele de analiz`. Pompa cu membran` asigur` un debit constant de gaze prelevate, de ordinul 0,5-1l/min. Blocul de celule de m`sur` are celule de m`sur` pentru concentra\iile de O2, CO, NO, NO2 si SO2.

{n aparatele moderne se utilizeaz` numai celule electrochimice de m`sur`, caracterizate prin dimensiuni mici, precizie ridicat` ]i fiablitate mare. Analizoarele de gaze clasice, cu absorb\ie chimic` selectiv` (de tip ORSAT), cu detectare magnetic` de O2, cu m`surare de conductibilitate termic` pentru CO2 etc. au fost n mare parte abandonate odat` cu introducerea celulelor electrochimice, ncepnd din anul 1985.

Principiul celulei de O2 este cel al bateriei metal / aer cu difuzie limitat`. Oxigenul ajunge [n celul` prin difuzie, debitul fiind controlat de bariera de difuzie, ]i este total absorbit po2cat=0. {n consecin\` debitul de oxigen absorbit de celul` este propor\ional cu presiunea par\ial` po2 din gazele analizate, deci propor\ional cu concentra \ia de O2 [n gaze. La catodul de aer O2 este redus la ioni de OH care oxideaz` anodul metalic cu producere de sarcini electrice. Curentul generat este propor\ional cu absorb\ia de O2 (legea lui Faraday): I = f(O2). Semnalul de ie]ire este curentul sau tensiunea m`surat` pe o rezisten\` cunoscut`.

Principiul celulei de CO este acela al bateriei cu 3 electrozi: electrodul de masur`, electrodul de referint` ]i contraelectrodul. Ca ]i la celula precedent` exist` o barier` de difuzie. La anod este o reac\ie de reducere a apei prin efectul CO, cu generare de ioni de hidrogen ]i sarcini electrice. La catod se reconstituie H2O din radicalii H ]i oxigenul, adus prin difuzie controlat` din aerul ambiant, cu eliberare de sarcini electrice. Contraelectrodul are rolul de a nchide circula\ia electrochimic` prin electrolitul H2SO4 + H2O. Electrodul de referin\` controleaz` fun c\ionarea celulei avnd un nivel negativ mai mare dect contraelectrodul. Concentra\ia de CO din mediul m`surat este propor\ional` cu intensitatea curentului generat. Se poate n continuare m`sura curentul sau tensiunea pe o rezisten\` cunoscut`.

Celelalte celule de m`sur` sunt similare cu cea de CO, cu alte reac\ii specifice.

Con\inutul de funingine [n gazele de ardere

M`surarea con\inutului de funingine al gazelor de ardere se face cu o sond` prin care se absoarbe o cantitate precis` de gaze (1,63 l) n decurs de 1 minut. Gazele sunt trecute peste un material filtrant. {nnegrirea materialului filtrant se echivaleaz` cu o scar` standard cu valori cuprinse intre 1...9. Pompa de absorb\ie este protejat` printr-un filtru de praf ]i un separator de ap`.

2.1.3. Instala\ii de alimentare pentru combustibili lichizi

Aceste instala\ii cuprind rezervorul de depozit, rezervorul de consum zilnic (dac` este cazul), arz`torul, pompa pentru pomparea combustibilului (dac` este cazul) precum ]i conductele de transport cu arm`turile respective. Instala\iile de alimentare sunt n diferite solu\ii func\ie de m`rimea instala\iei ]i de combustibilul utilizat.

Deorece n prospecte ]i n literartur` exist` diferite denumiri pentru calit`\ile de combustibil lichid, se d` n tabelul 5 o echivalen\` a denumirilor n diferite \`ri. {n acela]i tabel se d` ]i o apreciere a instala\iilor de alimentare recomandate.


{n func\ie de capacitatea centralei termice precum ]i de num`rul cazanelor, alimentarea cu combustibil a arz`toarelor se poate face direct din rezervorul de depozitare sau prin intermediul unui rezervor intermediar.

La instala\iile de alimentare cu combustibil lichid a cazanelor f`r` supraveghere permanent` se vor prevedea dispozitive de blocare a admisiei combustibilului n caz de ntrerupere a curentului electric sau de defectare a componentelor utilajelor care servesc arderea.

INSTALA|II DE ALIMENTARE CU POMPARE DIRECT~

Aceste instala\ii se utilizeaz` pentru centrale termice cu putere mic` (1 sau 2 cazane) ]i sunt prezentate n fig. 2 a.

Alimentarea cu combustibil a arz`torului se face din rezervorul de depozitare cu ajutorul unor pompe volumetrice cu filtre ncorporate n ansamblul arz`torului. Op\ional, arz`torul poate fi dotat ]i cu prenc`lzitor de combustibil n sistem ncorporat: termorezisten\` electric` pe conducta de alimentare a duzei de pulverizare ]i/sau termorezisten\` imersat` n combustibil ntr-un recipient termostatat, intercalat pe conducta de refulare a pompei.

viscozitate mic` - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -> mare

Romnia petrol lampant Mototrin` CLU 1 CLU 2-3-4 P`cur`

Italia Kerosene Gasolio Olio combustibile fluidoOlio combustibile

semidensoOlio combustibile

densoAnglia kerosene gas oil Light fuel oil Medium fuel oil Heavy fuel oil

Germania - Heizl EL Heizl M Heizl S Heizl S

Fran\a kerosene domestique Lourd no.1 Lourd no.2 Lourd no.2

USA - - 6 - -alimentare cu rezervor cu

c`dere liber`DA DA NU NU NU

alimentare cu rezervor sub nivelul arz`torului

DA DA DA NU NU

alimentare cu rezervor sub

presiuneDA DA DA DA DA

[nc`lzirea conductelor NU NU OPTIONAL RECOMANDAT DA

Echivalen\a denumirilor n diferite \`ri pentru combustibili lichizi]i o apreciere a instala\iilor de alimentare recomandate

Tabel 5

Fig. 2 a. Instala\ii de alimentare cu pompare direct`

1. arz`tor2. pomp` de injec\ie3. filtru combustibil4. sorb tur/retur

combustibil


INSTALA|IA DE ALIMENTARE CU REZERVOR SUBTERAN }I INTERMEDIAR SAU CU REZERVOR DE {N~L|IME

La centralele termice de habitat mijlocii ]i la centrale termice industriale, prev`zute cu mai multe cazane, se poate face alimentarea cu combustibil a arz`toarelor prin c`dere liber` dintr-un rezervor intermediar amplasat fie n sala cazanelor, fie ntr-o nc`pere adiacent` acesteia, func\ie de capacitatea lui. Alimentarea se face de la un rezervor subteran sau rezervor subteran cu un rezervor de zi de max. 2000 l sau rezervor suprateran.

{n fig.2 b. este prezentat` schema unei instala\ii cu rezervor subteran ]i rezervor de zi. Schema este aplicabil` numai instala\iilor care utilizeaz` combustibil cu o viscozitate < 6 cSt. {n schem` nu sunt prev`zute arm`turile de re\ea ]i de izolare hidraulic` a celor dou` rezervoare, astfel c` schema este general` pentru alimentare cu rezervor deasupra arz`torului ]i rezervor ngropat .

Combustibilul din rezervorul de depozitare este pompat cu ajutorul pompelor cu ro\i din\ate n rezervorul de consum zilnic, de unde, prin c`dere liber`, este trimis la cazane printr-o re\ea de conducte. Pentru a asigura o bun` alimentare a arz`toarelor, se recomand` ca n`l\imea h de amplasare a rezervorului intermediar fa\` de arz`toare s` fie cuprins` ntre 1...5 m (n general h = 2 m).

La instala\iile de alimentare a cazanelor cu combustibil lichid ]i rezervor de n`l\ime, f`r` supraveghere direct`, permanent`, se vor prevedea dispozitive de blocare a admisiei combustibilului n caz de ntrerupere a curentului electric sau de defectare a componentelor utilajelor care servesc arderea.

SMn ServomotorSER1 Regulator aerVT Ventilator arz`torAP Presostat aerSB Rezervor CLUFG Filtru CLUP Pompa de combustibil a arz`toruluiLA Lancea duzeiVS Valva de siguran\` combustibil

Fig. 2 b. Instala\ia de alimentare cu rezervor intermediar 2 c. Instala\ia de alimentare cu rezervor de n`l\ime


2.1.4. Instala\ii de alimentare pentru combustibili gazo]i

Aceste instala\ii de ardere sunt mai preten\ioase pe de o parte datorit` caracterului exploziv ]i pe de alt` parte datorit` varia\iilor mari de presiune n regim de exploatare pe care le prezint` gazele naturale.

Alimentarea arz`toarelor se poate face, n cazul debitelor mari, de la re\eaua de medie presiune (2000 - 5000 mmCA).

{n cazul arz`toarelor de debite mici alimentarea se face din re\eaua de joas` presiune (200 500 mmCA).

De aceea racordurile la arz`toare se fac \inndu-se seama de tipul arz`torului, sistemul de reglare a presiunii ]i varia\iile de presiune ale gazului, mai precis de presiunea minim` la care poate lucra arz`torul.

{n fig.3 se prezint` schema de principiu de racordare a arz`torului la re\eaua de gaze.

Arz`torul este racordat la rampa de gaz printr-un bloc de reducere a presiunii de la presiunea medie la presiunea joas` n cazul aliment`rii arz`toarelor de joas` presiune la rampa de medie presiune (fig.3 a.), care cuprinde: priza de presiune, necesar` pentru determinarea presiunii statice la intrare n ramp` filtru de praf, servomotorul ]i reductorul principal, reductorul final de presiune. La arz`toarele de joas` presiune alimentate de la bare de joas` presiune se prev`d succesiv urm`toarele componente obligatorii: priza de presiune, necesar` pentru determinarea presiunii statice ]i dinamice la intrare n ramp`; electrovalva de siguran\`, cu func\ionare n regim tot-nimic ]i cu presiunea de lucru garantat` de 1,5 - 2 ori mai mare dect presiunea maxim` de lucru a rampei de gaz; electrovalva de lucru, cu deschidere brusc` la arz`toarele cu aer autoaspirat ]i la arz`toarele mici cu aer insuflat, iar la arz`toarele mijlocii ]i mari cu aer insuflat are deschidere lent` ]i poate avea dou` trepte de debit prereglat; presostat de minim, care d` comanda de oprire a arz`torului n momentul n care presiunea din rampa coboar` sub presiunea minim` de lucru stabilit` pentru arz`tor, de exemplu 5 mbar la majoritatea arzatoarelor cu aer insuflat ]i 2,5 mbar la cele autoaspirante; regulator de presiune, pentru men\inerea foarte stabil` a presiunii la arz`tor; filtru de praf, cu rolul de a proteja organele de nchidere din aval; leg`tura elastic`,

Fig.3 a. Schema de principiu de racordare a arz`torului de joas` presiune la re\eaua de gaze de medie presiune

3 b. Schema de principiu de racordare a arz`torului la re\eaua de gaze de medie presiune


util` atunci cnd se fac interven\ii la arz`tor sau cazan; robinet de separare.

{n general arz`toarele se livreaz` echipate cu componentele care \in direct de func\ionarea arz`torului. Componentele de m`surare a presiunii, filtrele de praf ]i ventilele electromagnetice de lucru ]i de siguran\` se prev`d n proiectul de instalare. Unele tipuri de arz`toare cu rampe compacte pot ngloba ntr-un corp comun toate componentele.

{n cazul cnd apar frecvent c`deri de presiune n re\eaua de gaze este bine s` se determine pierderile de sarcin` pe re\eaua interioar` ]i la presiunea minim` de lucru a arz`torului, determinndu-de astfel diferen\a dintre presiunea static` si cea dinamic` la intrare n arzator, la sarcina minim`. Reglarea presostatului de minim se face astfel nct acesta s` ntrerup` func\ionarea arz`torului la atingerea presiunii minime n timpul func \ion`rii (presiune dinamic`) ]i s` nu permit` pornirea acestuia n momentul imediat urm`tor cnd apare saltul de presiune de la presiunea dinamic` la cea static` (presiunea la racordul de gaz al arz`torului n perioada de pauz` a acestuia), ci doar la o cre]tere mai mare a acesteia. In felul acesta se evit` fenomenul de pendulare (porniri ]i

opriri repetate) care, dac` dureaz` mult, poate duce la avarierea arz`torului.

2.1.5. Instala\ii de alimentare pentru gaze petroliere lichefiate

La centralele termice cu capacit`\i mici se pot utiliza drept combustibil gazele petroliere lichefiate (GPL). Disponibilit`\ile de GPL ale industriei petroliere ]i comoditatea utiliz`rii combustibilului gazos au constituit motiva \ia realiz`rii de instala\ii de ardere care s` foloseasc` un astfel de combustibil n care se utilizeaz` gaze produse prin vaporizarea produselor petroliere lichefiate: propan ]i butan.

Schema unei centrale termice de nc`lzire prev`zut` cu un cazan utiliznd drept combustibil GPL se prezint` n fig.4 .

Instala\ia de alimentare cu GPL se compune dintr-un rezervor metalic de form` cilindric` avnd capacitatea de 200 ... 2700 l, special verificat ]i autorizat pentru gaze combustibile lichefiate. Gazul evaporat este transportat la centrala termic` printr-o conduct` subteran` a c`rei tehnologie de montaj este asem`n`toare cu cea pentru gazul metan. Pentru reducerea presiunii gazului de la cca. 12-14 bar la 0,02 bar s-a prev`zut o sta\ie de reducere a presiunii ntr-o singur` treapt`, compus` din 2-3 regulatoare montate n paralel.

1. Legatura la pam@nt2. Supapa de siguran\`3. Grup de serviciu4. Regulator medie presiune5. Tubulatur` gaz6. {mprejmuirea perimetrului cu re\ea metalic`

Fig. 4 Schema de alimentare cu combustibil GPL


2.2. Instala\ii de ardere

2.2.1. Instala\ii de ardere pentru combustibili solizi

2.2.1.1. Arderea lemnelor

Lemnele se ard n cazane speciale, pe gr`tare plane: cu aer aspirat de sub gr`tar din camera denumit` cenu]ar sau cu ardere invers`, aer insuflat deasupra stratului de lemne.

Din analiza procesului de ardere rezult` c` necesarul de aer este variabil n timp ]i pentru a nu exista ardere incomplet` n fazele care cer maximul de debit de aer, se func\ioneaz` cu un exces mare de aer n fazele care necesit` aer pu\in. Arderea n aceste condi\ii este mai pu\in economic`, randamentul cazanelor cu lemne fiind de ordinul 70 - 80 %.

{n diagrama fig.5.1 se prezint` necesarul de aer n timpul procesului de ardere pe gr`tar a lemnelor. Se remarc` urm`toarele faze importante:

1. faza de uscare: lemnele pierd umiditatea de absorb\ie ]i o parte din umiditatea de constitu\ie consumnd c`ldura necesar` nc`lzirii ]i vaporiz`rii apei ]i evacund vapori de ap`;

2. faza de degajare a volatilelor: print-un proces de piroliz` lemnele degaj` volatile (CO, H2 ,CH4, CnHmOp) care ard la suprafa\a stratului. In acest` faz` este necesar aer de ardere a volatilelor. Debitul de aer necesar cre]te pe m`sur` ce debitul de volatile este mai mare ca urmare a cre]terii temperaturii;

3. faza de ardere a cocsului: r`mas dup` degajarea volatilelor, cocsul (jarul) arde dup` o reac\ie de oxidare a carbonului 2 C + O2 = 2 CO 2 CO + O2 = 2 CO2 cu consum de oxigen, deci aer necesar de introdus n strat;

4. faza de postardere: carbonul fix a ars n majoritate ]i continu` arderea unei cantit`\i mici de carbon care a r`mas nglobat n cenu]` ]i la care difuzia oxigenului este mai lent` ( arderea buc`\ilor de jar din cenu]`). Debitul de aer necesar este mic datorit` cantit`\ii mici de carbon care se arde. La un anumit grad de terminare a arderii se face realimentare stratului cu o nou` ]arj` de lemne.

Cre]terea continu` a debitului de aer introdus se datoreaz` faptului c`, pe m`sura desf`]ur`rii procesului de ardere, rezisten\a aerodinamic` a stratului scade.

Un proces modern, mai economic, de ardere a lemnelor este n strat cu combustie de sus n jos, denumit n general ardere inversat`. O schem` pentru un astfel de cazan cu proces de ardere inversat` a lemnelor este prezentat n fig. 5.2.

{n acest proces aerul insuflat de un ventilator este introdus deasupra stratului (eventual dup` un proces de prenc`lzire) ]i str`bate stratul de lemne de sus n jos. Lemnele, pe stratul care st` n apropierea gr`tarului, au o temperatur` destul de ridicat`, de ordinul 400-600C, ]i degaj` volatile care ard n spa\iul de sub g`tar ntr-o camer` de ardere cu rol de focar. Gazele de ardere trec apoi pe drumul convectiv ascensional unde transfer` c`ldur` agentului termic utilizator.

La oprirea aliment`rii cu aer nu se mai produce degajarea volatilelor ]i deci procesul de ardere se ntrerupe, r`m`nnd n stare de stand-by pn` la renceperea aliment`rii cu aer.

Acest` ardere invers` a lemnelor are n consecin\` trei avantaje esen\iale fa\` de arderea clasic` pe gr`tar, cu insuflare de aer pe sub gr`tar:

- oprirea procesului de ardere este imediat` dup` oprirea insufl`rii de aer (nu sunt emisii semnificative

Fig. 5.1 Necesarul de aer n procesul de ardere pe gr`tar a lemnelor


de CO ]i alte volatile din strat);- automatizarea instala\iei este posibil` ]i cu r`spuns rapid al parametrilor;- se reduce degajarea de cenu]` volant`;

Dintre dezavantaje trebuie men\ionat` o aprindere mai dificil`, aprindere prin conduc\ie, deoarece combustibilul proasp`t nu este traversat de gaze de ardere. De aceea aprinderea lemnelor cu umiditate mai mare nu se poate face.

2.2.1.2. ARDEREA C~RBUNILOR

Este general admis c` lignitul nu trebuie utilizat drept combustibil pentru cazanele din centralele de habitat sau centralele industriale. Pentru a evita orice abatere de la aceast` regul` se dau n continuare cteva argumente conving`toare.

a. ligitul brut are un con\inut mare de frac\ie fin`, sub 10 mm, provenit att din exploat`rile miniere ct ]i din exfolierea ]i m`run\irea n timp a lignitului din depozitare; aceaast` frac\ie cade sub gr`tar ]i este pierdut` energetic fiind evacuat` cu cenu]a. Pierderea de combustibil este de ordinul 30%;

b. cantitatea de cenu]` este mare, de ordinul 40 % din masa combustibilului care arde, ]i trebuie gndit` de la nceput solu\ia de depozitare sau de evacuare a acestei cenu]i din centrala termic`;

c. excesul de aer mediu n func\ionarea gr`tarului este de 2,5-3, din cauza neuniformit`\ii mari de granula\ie a lignitului ]i a zgurific`rii stratului, ceea ce duce la randamente foarte sc`zute de cazan (sub 70%);

d. n timpul arderii se produce zgurificarea stratului ]i pentru a permite aerului s` aib` din nou acces la combustibilul nears este necesar` scormonirea periodic` a stratului, ceea ce necesit` un efort fizic mare ]i o permanent` supraveghere a arderii;

e. durata unui ciclu de func\ionare este de 4-6 ore dup` care gr`tarul trebuie desc`rcat ]i cur`\at deoarece este blocat cu zgur`. Urmeaz` din nou o aprindere. Sistemul acesta de manevrare necesit` o munc` brut` foarte grea n central`.

f. lignitul are un con\inut mare de sulf (1,2-2,5 %) ceea ce face ca gazele de ardere s` aib` un con\inut ridicat de SO2 ]i s` fie puternic poluante. Emisiile de SO2 sunt cu mult mai mari dect limitele

Fig. 5.2 Schem` de cazan cu proces de ardere inversat` a lemnelor


admise de norme. La asemenea grade mari de poluare alegerea solu\iei de ardere a ligitului in centrale termice mici, f`r` tratare de gaze de ardere, este inadmisibil`.

2.2.1.3. Arderea brichetelor

Procesul de ardere a brichetelor de c`rbune este mult mai bun dact cel al arderii lignitului brut, f`r` probleme de aprindere ]i de zgurificare. Trebuie totu]i remarcat faptul c`, la brichete combustibile din lignit, con \inutul mare de sulf determin` emisii poluante n gazele de ardere care pot deveni inacceptabile. La brichete de c`rbuni din cocs con\inutul de sulf este mai sc`zut ]i ncadrarea n normele de emisie este posibil`.

Instala\iile de ardere sunt tot pe gr`tar plan fix. Dezavantajul arderii brichetelor este costul lor ridicat ]i, de multe ori, o produc\ie de combustibil mai mic` dect cererea.

2.2.2. Arz`toare de combustibil gazos

Tipurile de arz`toare se clasific` n primul rnd dup` modul de introducere a aerului necesar arderii. Dac` aerul este admis prin efectul de ejec\ie al combustibilului combinat cu introducerea unui aer secundar prin depresiunea realizat` n focar, arz`torul este arz`tor cu aer aspirat. {n cazul cnd exist` un ventilator care insufl` aerul necesar arderii, arz`torul este arz`tor cu aer insuflat.

Trebuie delimitate de la nceput particularit`\ile fiec`rei categorii de arz`toare pentru a utiliza corect tipul adecvat.

Compara\ia care se va prezenta duce la concluzia c` utlizarea arz`toarelor autoaspirante este indicat`

numai pentru debite mici de combustibil, unde economia de investi\ie este preponderent` fa\` de economia de combustibil ]i fa\` de posibilitatea de reglare corect` a procesului de ardere.

{n schema urm`toare se prezint` avantajele fiec`rei categorii, rezultnd implicit ]i dezavantajele.

Arz`tor cu aer aspirat Arz`tor cu aer insuflatavantaje: avantaje:

- simplitate constructiv` prin lipsa ventilatorului, deci pre\ de cost mult mai sc`zut

- reglaj riguros al propor\iei combustibil/aer care se men\ine constant` n timp, deci consum de combubustibil optimizat

- autoreglajul aspira\iei; autoreglare de admisie de aer la sarcini variabile

- posibilitate de automatizare a debitului de gaz ]i aer la varia\ii de sarcin`- posibilitate de realizare tehnic` pentru orice debite

- sensibilitate redus` la fluctua\ii ale presiunii gazului

- posibilitate de introducere n trepte a aerului de ardere sau de recirculare a gazelor n focar pentru a reduce emisiile de NOx- posibilitatea de a realiza focare n suprapresiune

fig.6. Schema clasic` a aer aspiratunui arz`tor autoaspirant


2.2.2.1. Arz`toare autoaspirante

Schema clasic` a unui arz`tor autoaspirant este prezentat` n fig.6.

Deoarece impulsul jetului de combustibil gazos nu poate antrena mai mult de 4-6 ori debitul de gaz ]i deoarece debitul de aer necesar arderii este de 10 ori debitul de gaz, antrenarea aerului se face n propor\ie

de 0,4 - 0,6 din debitul necesar de aer. Este deci necesar ca focarul s` fie n depresiune ]i completarea aerului necesar arderii s` se fac` prin reglarea admisiei de aer secundar. Aerul secundar se regleaz` pentru situa\ia cea mai dezavantajoas` a tirajului, respectiv a depresiunii n focar, ceea ce face ca la existen\a unui tiraj mai bun excesul de aer s` fie mai mare dect cel economic.

La cazanele moderne, pentru ca tirajul co]ului s` nu influen\eze introducerea aerului secundar, se adopt` urm`toarele solu\ii:

- se prevede o rupere de presiune la evacuarea gazelor din cazan, a]a cum se arat` n fig. 7 a.- se prevede un exhaustor la ie]ire din cazan, a]a cum se arat` n fig. 7 b.

{n orice caz reglajul clapetei de admisie a aerului secundar trebuie f`cut` cu mult` aten\ie la punerea n func\iune a arz`torului ]i, trebuie avut n vedere c`, la varia\ii de presiune a gazului se modific` debitul arz`torului ]i propor\ia de aer primar introdus prin ejec\ie.

Stabilizarea frontului de flac`r` se face la ie]irea din canalele de admisie a amestecului primar ]i este relativ redus`. De aceea arz`toarele moderne folosesc canale de admisie de tip fante foarte nguste racordate la o ramp` de gaz cu mai multe duze, astfel c` se realizeaz` practic o suprafa\` plan` de ardere, a]a cum se arat` n fig. 8.

2.2.2.2. Arz`toare cu aer insuflat

Oricnd condi\iile economice (costul arz`torului/costul consumului de combustibil) nu justific` alegerea unui arz`tor cu aer autoaspirat se folose]te un arz`tor cu aer insuflat.

Solu\iile de arz`toare cu aer insuflat nu sunt mult diferite constructiv ntre ele, diferen\a major` fiind n sistemul de reglare a puterii. Sunt realizate astfel arz`toare n gama de puteri termice de la 5 la 5000 kW, care vor fi ilustrate prin exemple constructive.

Fig. 7 b. Exhaustor la evacuarea gazelor din cazan

Fig. 7 a. Rupere de presiune la evacuarea gazelor din cazan

Fig. 8. Canale de admisie de tip fante foarte nguste racordate la o ramp` de gaz cu mai multe duze.

4. Electrod detec\ie flac`r`5. Electrozi aprindere6. Rampa gaz7. Duze8. Distribuitor


{n gama puterilor mici arz`toarele sunt n general cu reglaj tot-nimic, fig. 9.a

{n gama puterilor medii arz`toarele sunt n general cu reglaj n dou` trepte, fig. 9 b

{n gama puterilor mari arz`toarele sunt cu reglaj modulat (continuu), fig. 9 c

a. reglajul o treapt`: tot-nimic este cel mai simplu reglaj ]i deci cel mai ieftin. Arz`torul se opre]te cnd temperatura este egal` sau peste tmax ]i porne]te cnd temperatura este mai mic` sau egal` cu tmin . Arz`torul func\ioneaz` deci n regim oprit pornit oprit ... Acest regim de func\ionare are avantajul de a putea fi comandat de o singur` electrovalv`, deci are avantajul unui cost sc`zut al arz`torului. Dezavantajul principal este acela c` dup` fiecare oprire a arz`torului se reiau secven\ele automate de pornire (preventilare, deschidere gaz, aprindere, control). Ventilatorul ]i instala\ia de aprindere sunt des solicitate ]i uzura este mai ridicat`. |innd seama ]i de condi\iile electrice de pornire a unui motor, solu\ia este acceptabil` numai pentru puteri mici. Un alt dezavantaj al acestui sistem este acela c` n timpul opririi arz`torului cazanul intr` n regim de r`cire prin aerul aspirat de co] prin arz`tor (v.cap.2) ]i deci apar pierderi de c`ldur` suplimentare prin func\ionare discontinu` a cazanului.

b. b1 . reglaj n dou` trepte: tot-minim. Este un sistem mai economic de reglare deoarece arz`torul nu se opre]te cnd parametrul reglat a ajuns la valoarea maxim` ci trece la un debit mai mic (treapta inferioar` de sarcin`). Aceast` treapt` se ajusteaz` dup` curba de sarcin` a beneficiarului.

Fig. 9 Procedee de reglare a arz`toarelor


Cnd temperatura a ajuns la tmin arz`torul revine la treapta de sarcin` maxim`. Sistemul acesta de automatizare are avantajul c` arz`torul nu se opre]te n func\ionare curent` ci penduleaz` ntre o sarcin` maxim` ]i una minim`. Oprirea arz`torului se face numai cnd la sarcina minim` temperatura are tendin\` de cre]tere peste valoarea maxim` a parametrului reglat tmax . In aceste cazuri, de sarcin` foarte sc`zut`, sub cea minim` instalat`, arz`torul ncepe s` func\ioneze n sistem tot-nimic. Avantajul sistemului acesta de reglare este c` n regim obi]nuit de func\ionare arz`torul nu se opre]te ]i deci nu are uzurile ]i pierderile specifice opririlor. Nu este de neglijat nici avantajul c` schimb`rile automate de regimuri sunt mult mai rare deoarece la reducerea sarcinii nu se opre]te cazanul ci func\ioneaz` cu un debit mai mic. b2. reglaj n dou` trepte: tot-minim progresiv . Are acelea]i caracteristici tehnice ca ]i reglajul precedent dar deschiderea ]i nchiderea electrovalvei de reglaj ntre sarcina minim` ]i cea maxim` se face lent, ntr-un timp care poate fi reglat la instalare. Deschiderea ]i nchiderea progresiv` este important` mai ales la arz`toarele de debite mari unde o varia\ie brusc` de debit poate produce o instabilitate (rupere) a fl`c`rii.

c. reglaj modulat: reglaj continuu, orice valoare ntre maxim ]i minim. Arz`torul urm`re]te permanent valoarea parametrului reglat ]i ]i corectez` debitul pentru a men\ine constant` temperatura la valoarea instalat`. Sistemul regleaz` n permanen\` ]i raportul aer-combustibil, astfel c` arderea tinde spre un optim la orice sarcin`. Sistemele uzuale au o pant` constant` de variere a sarcinii. Sistemele mai perfec\ionate ]i regleaz` panta de variere a sarcinii dup` viteza de variere a parametrului reglat: dt/d sau dp/d, dar sistemul prezint` avantaje numai pentru cazanele industriale. La cazanele de nc`lzire varia\ia parametrului reglat este foarte lent`. La sc`derea sarcinii sub cea minim` se opre]te arz`torul ]i reporne]te la atingerea minimului parametrului reglat. Dezavantajul sistemului este un cost mult mai ridicat dect al celorlalte sisteme de reglaj.

{n continuare se vor analiza solu\iile tipice pentru arz`toare de gaz cu aer insuflat, exemplificate prin tipuri constructive RIELLO, dup` urm`toarea clasificare:

- arz`toare pentru instala\ii industriale mici cu o treapt` de reglaj seria RIELLO 40 FS- arz`toare pentru instala\ii industriale mici cu dou` treapte de reglaj seria RIELLO 40 FSD- arz`toare pentru instala\ii de nc`lzire mici cu o treapt` de reglaj seria RIELLO 40 GS- arz`toare pentru cazane de debite mijlocii cu o treapt` de reglaj seria RIELLO RS/1- arz`toare pentru cazane mijlocii ]i mari cu dou` treapte de reglaj seria RIELLO RS- arz`toare pentru cazane mari modulate seria RIELLO MB

Pentru a putea urm`ri datele de baz` dup` care se alege un arz`tor se prezint` n continuare urm`toarele caracteristici ale arz`torului:

1. Aspectul general al arz`torului. Informa\ia este necesar` pentru a avea o vedere de ansamblu a arz`torului ]i a putea urm`ri cotele de gabarit ]i cotele de montaj

2. Diagrama domeniului de func\ionare: sarcina cazanului kW sau kcal/h func\ie de presiunea n focar

a cazanului. Regimul de func\ionare al arz`torului trebuie s` fie n interiorul suprafe\ei diagramei. {n general se constat` o limitare de sarcin` termic` minim`, cu un domeniu de sarcini n care arz`torul poate func\iona dar nu este recomandat fiind mult supradimensionat (domeniul 1) ]i un domeniu recomandat de utilizare (domeniul 2). Se constat` c` la presiuni mai mari n focar debitul de c`ldur`

Fig.10 Diagrama domeniului de func\ionare a arz`torului


al arz`torului este mai mic; explica\ia este curba de debit-presiune a ventilatorului de aer, acesta dnd un debit mai mic dac` presiunea de refulare este mai mare. Un exemplu de astfel de diagram` este dat n fig. 10.Este important de reamintit c` la cazanele moderne etan]e nu se mai prevede exhaustor pentru evacuarea gazelor de ardere. C

Documents

66423858 Manual Echipamente Termice