CAP 2 CENTRALE ELECTRICE CU TURBINE CU ABUR Centralele electrice cu turbine cu abur deţin la ora actuală cea mai

mare pondere la nivel mondial icircn producţia de energie electrică şi termică O centrală termoelectrică reprezintă un complex de instalaţii care

transformă o formă de energie primară icircn energie electrică şi termică Elementele componente sunt variate şi cuprind părţi mecanice electrice hidraulice etc ponderea lor diferind de la un tip de centrală la altul Centralele termoelectrice acoperă actual cam 65 ndash 70 din balanţa de energie mondială Dintre acestea cel mai mare procent icircl reprezintă centralele termoelectrice folosind cicluri apă-abur O astfel de centrală foloseşte apa respectiv aburul atacirct ca fluid de lucru icircn circuitul primar al centralei cacirct şi ca fluid de răcire pentru diversele agregate din centrală se foloseşte astfel agentul termic cel mai ieftin şi cel mai răspacircndit icircn natură Marea majoritate a centralelor termoelectrice funcţionează pe baza ciclului RANKINE care este format dintr-o succesiune de transformări ale agentului termic apă-abur (destindere condensare preicircncălzire supraicircncălzire vaporizare etc)

21 Circuitele unei centrale Funcţionarea unei centrale termoelectrice este asigurată prin

vehicularea unor fluide de lucru prin elementele de circuit formacircndu-se astfel circuitele unei centrale (fig 21) Pentru o centrală termică schema de principiu cuprinde următoarele circuitele principale

I - circuitul combustibilului II - circuitul aer-gaze arse III - circuitul apă-abur IV- circuitul de răcire V - circuitul electric

15

V

6

6 7

1413

12 17

9 16

3 4

16 5

8

11

IV IIIII I

2

10

1

Fig 21 Principalele circuite ale unei centrale termice

I ndash Circuitul combustibilului Acesta este format din următoarele elemente 1 depozitul de combustibil - depozitul propriu-zis şi instalaţiile de

măcinare şi preparare a combustibilului icircn scopul arderii 2 depozitul de zgură şi cenuşă 3 focarul instalaţiei de ardere - icircn care are loc procesul de ardere

prin transformarea energiei chimice a combustibilului icircn energie termică ce se livrează celui de-al II-lea circuit

II - Circuitul aer ndash gaze arse Gazele de ardere sunt trecute prin generatorul de abur (4) şi evacuate

cu ventilatorul de gaze arse (5) Aerul atmosferic necesar arderii combustibilului este preluat cu ventilatorul de aer (6) trimis icircn focarul (3) unde prin arderea combustibilului icircn prezenţa aerului rezultă gazele de ardere Energia termică a combustibilului se transmite circuitului apă-abur prin procesul de preicircncălzire ndash vaporizare - supraicircncălzire a apei-aburului icircn generatorul de abur

III ndash Circuitul apă-abur Elementul principal al acestuia este generatorul de abur (4) ce este un

schimbător de căldură de suprafaţă prin care circulă pe de o parte gazele de ardere care cedează căldura şi pe de altă parte apa respectiv aburul care preiau căldura

Acest circuit conţine turbina cu aburi (7) icircn care se destinde aburul produs de generatorul (4) urmează condensatorul (8) icircn care aburul destins este răcit icircn continuare şi adus icircn faza lichidă apoi pompa de condens-bază (9) degazorul (10) pompa de alimentare (11) şi circuitul se icircnchide la generatorul de abur (4) Icircn acest circuit la nivelul turbinei are loc transformarea energiei termice conţinută icircn abur icircn energie mecanică de rotaţie

IV - Circuitul de răcire Este folosit pentru răcirea condensatorului (8) răcire necesară pentru

a prelua căldura de la aburul evacuat din turbină şi a asigura astfel condensarea aburului Apa de răcire a condensatorului poate circula icircn circuit deschis sau icircnchis

Apa este preluată din rezervorul (15) cu ajutorul pompelor de apă de răcire (16) este trimisă apoi icircn condensator unde preia căldura de condensare din abur şi apoi ajunge la turnul de răcire (17) unde cedează căldura mediului icircnconjurător

V ndash Circuitul electric Acesta este format din generatorul (12) antrenat de turbina cu abur

(7) apoi transformatorul ridicător (13) şi linia electrică (14) Pornind de la circuitele prezentate se poate trasa diagrama Sankey a

puterilor vehiculate prin centrală (vezi fig 22)

Fig 22 Diagrama puterilor la o centrală termoelectrică

P = 100

PC = 8 PF = 2

PSI = 7 ndash12

PU = 35 ndash40

PM = 1 PK = 40

PE = 2

Pornind de la valoarea considerată de 100 a puterii furnizate de combustibil se scad din aceasta pierderile care apar icircn circuitele centralei şi anume

bull PF = pierderile focarului bull PC = pierderi prin gazele arse (care nu sunt răcite pacircnă la = 0 oC)

bull PK = pierderi la condensator bull PM = pierderi mecanice (icircn lagărele turbinei) bull PE = pierderi electrice (icircn generator) bull PSI = consumul de putere la antrenarea agregatelor serviciilor proprii

ale centralei (ventilatoare pompe mori de combustibil acţionări electrice vane etc)

Ţinacircnd cont de pierderile de putere de mai sus rezultă puterea utilă a centralei PU care conduce la un randament termic global ηG = 35 ndash 40

22 Scheme de principiu

Schemele termice diferă icircntre ele prin modul icircn care este extras aburul din turbină şi prin utilizările care se dau unei părţi din aburul extras din turbină Din acest punct de vedere avem

bull Centrale cu condensaţie pură bull Centrale cu condensaţie şi prize bull Centrale cu contrapresiune bull Centrale cu eşapare liberă

221 Centrala cu condensaţie pură

Acest tip de centrală are schema de principiu din fig 23 Tot debitul introdus icircn turbină este vehiculat integral prin aceasta regăsindu-se icircn totalitate la condensator Un astfel de ciclu termic funcţionează pe baza ciclului termic RANKINE Corespunzător punctelor marcate icircn fig 23 icircn fig 24 se prezintă diagrama i-s a ciclului Rankine care cuprinde următoarele transformări

Fig 23 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie pură

S

Pa

P

G

Qp

1

6

5

4

3

2

TC

K

Pcb

D

Qu

Qc

Fig 24 Reprezentarea icircn diagrama i-s a proceselor din circuitul termic s

i

4

3

1

2

5

6

p2

p1

1-2 = destinderea aburului Este procesul ce are loc icircn turbină icircntre presiunile P1 şi P2 proces icircn urma căruia căldura conţinută icircn abur se transformă icircn energie mecanică de rotaţie la axul turbinei 2-3 = condensare Are loc icircn condensatorul K şi constă icircn răcirea şi condensarea aburului pacircnă la aducerea sa icircn totalitate icircn faza lichidă corespunzătoare punctului 3 Ambele procese au loc la temperatură şi presiune constantă

3-4 = creşterea presiunii Se face prin intermediul pompelor de condens bază PC şi de alimentare PA 4-5 = preicircncălzirea apei Procesul are loc icircn preicircncălzitorul P ca şi icircn economizorul cazanului C şi el constă din icircncălzirea apei de alimentare pacircnă icircn apropierea punctului de saturaţie corespunzător presiunii punctului 5 5-6 = vaporizarea apei Trecerea apei icircn totalitate din faza de apă la saturaţie corespunzătoare punctului 5 icircn faza de abur saturat corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn vaporizatorul cazanului 6-1 = supraicircncălzirea aburului Constă icircn ridicarea temperaturii aburului peste valoarea de saturaţie corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn supraicircncălzitorul S Aria determinată de perimetrul 1234561 din fig 24 reprezintă energia utilă din ciclul termic adică cea care se poate transforma icircn energie electrică Cantitatea de căldură icircntrată icircn ciclul termic se notează cu (QC) o parte din aceasta se transformă util icircn energie electrică (Qu) şi o alta se pierde la condensator prin eliminare cu apa de răcire (Qp) Dacă se neglijează celelalte pierderi pe circuit se poate scrie relaţia

Qc = Qu + Qp (21) din care se poate defini randamentul ca fiind raportul dintre Qu şi Qc

QQ

1Q

QQQQ

c

p

c

pc

c

u minus=minus

==η (22)

Relaţia reprezintă forma generală a randamentului centralei

termice

222 Centrală cu condensaţie şi priză (fig 25)

Fig 25 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie şi priză

T

K

D

Pa

P

C

Pcb

Dad

CT

Pr

BT

SG

Spre deosebire de schema din fig 24 icircn acest caz apare suplimentar consumatorul termic CT racordat la o bară de termoficare BT bară ce este alimentată cu abur de la priza Pr a turbinei

Ciclul termic se mai numeşte ciclul termic icircn cogenerare deoarece el furnizează util atacirct energie electrică produsă la bornele generatorului G cacirct şi energie termică furnizată consumatorului CT prin bara de termoficare De regulă debitul de abur trimis la consumatorul CT nu este recuperat integral şi atunci se introduce un debit de apă de adaos Dad pentru completarea debitului din circuit Schemele de acest tip sunt utilizate pentru termoficare urbană sau industrială

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

15

V

6

6 7

1413

12 17

9 16

3 4

16 5

8

11

IV IIIII I

2

10

1

Fig 21 Principalele circuite ale unei centrale termice

I ndash Circuitul combustibilului Acesta este format din următoarele elemente 1 depozitul de combustibil - depozitul propriu-zis şi instalaţiile de

măcinare şi preparare a combustibilului icircn scopul arderii 2 depozitul de zgură şi cenuşă 3 focarul instalaţiei de ardere - icircn care are loc procesul de ardere

prin transformarea energiei chimice a combustibilului icircn energie termică ce se livrează celui de-al II-lea circuit

II - Circuitul aer ndash gaze arse Gazele de ardere sunt trecute prin generatorul de abur (4) şi evacuate

cu ventilatorul de gaze arse (5) Aerul atmosferic necesar arderii combustibilului este preluat cu ventilatorul de aer (6) trimis icircn focarul (3) unde prin arderea combustibilului icircn prezenţa aerului rezultă gazele de ardere Energia termică a combustibilului se transmite circuitului apă-abur prin procesul de preicircncălzire ndash vaporizare - supraicircncălzire a apei-aburului icircn generatorul de abur

III ndash Circuitul apă-abur Elementul principal al acestuia este generatorul de abur (4) ce este un

schimbător de căldură de suprafaţă prin care circulă pe de o parte gazele de ardere care cedează căldura şi pe de altă parte apa respectiv aburul care preiau căldura

Acest circuit conţine turbina cu aburi (7) icircn care se destinde aburul produs de generatorul (4) urmează condensatorul (8) icircn care aburul destins este răcit icircn continuare şi adus icircn faza lichidă apoi pompa de condens-bază (9) degazorul (10) pompa de alimentare (11) şi circuitul se icircnchide la generatorul de abur (4) Icircn acest circuit la nivelul turbinei are loc transformarea energiei termice conţinută icircn abur icircn energie mecanică de rotaţie

IV - Circuitul de răcire Este folosit pentru răcirea condensatorului (8) răcire necesară pentru

a prelua căldura de la aburul evacuat din turbină şi a asigura astfel condensarea aburului Apa de răcire a condensatorului poate circula icircn circuit deschis sau icircnchis

Apa este preluată din rezervorul (15) cu ajutorul pompelor de apă de răcire (16) este trimisă apoi icircn condensator unde preia căldura de condensare din abur şi apoi ajunge la turnul de răcire (17) unde cedează căldura mediului icircnconjurător

V ndash Circuitul electric Acesta este format din generatorul (12) antrenat de turbina cu abur

(7) apoi transformatorul ridicător (13) şi linia electrică (14) Pornind de la circuitele prezentate se poate trasa diagrama Sankey a

puterilor vehiculate prin centrală (vezi fig 22)

Fig 22 Diagrama puterilor la o centrală termoelectrică

P = 100

PC = 8 PF = 2

PSI = 7 ndash12

PU = 35 ndash40

PM = 1 PK = 40

PE = 2

Pornind de la valoarea considerată de 100 a puterii furnizate de combustibil se scad din aceasta pierderile care apar icircn circuitele centralei şi anume

bull PF = pierderile focarului bull PC = pierderi prin gazele arse (care nu sunt răcite pacircnă la = 0 oC)

bull PK = pierderi la condensator bull PM = pierderi mecanice (icircn lagărele turbinei) bull PE = pierderi electrice (icircn generator) bull PSI = consumul de putere la antrenarea agregatelor serviciilor proprii

ale centralei (ventilatoare pompe mori de combustibil acţionări electrice vane etc)

Ţinacircnd cont de pierderile de putere de mai sus rezultă puterea utilă a centralei PU care conduce la un randament termic global ηG = 35 ndash 40

22 Scheme de principiu

Schemele termice diferă icircntre ele prin modul icircn care este extras aburul din turbină şi prin utilizările care se dau unei părţi din aburul extras din turbină Din acest punct de vedere avem

bull Centrale cu condensaţie pură bull Centrale cu condensaţie şi prize bull Centrale cu contrapresiune bull Centrale cu eşapare liberă

221 Centrala cu condensaţie pură

Acest tip de centrală are schema de principiu din fig 23 Tot debitul introdus icircn turbină este vehiculat integral prin aceasta regăsindu-se icircn totalitate la condensator Un astfel de ciclu termic funcţionează pe baza ciclului termic RANKINE Corespunzător punctelor marcate icircn fig 23 icircn fig 24 se prezintă diagrama i-s a ciclului Rankine care cuprinde următoarele transformări

Fig 23 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie pură

S

Pa

P

G

Qp

1

6

5

4

3

2

TC

K

Pcb

D

Qu

Qc

Fig 24 Reprezentarea icircn diagrama i-s a proceselor din circuitul termic s

i

4

3

1

2

5

6

p2

p1

1-2 = destinderea aburului Este procesul ce are loc icircn turbină icircntre presiunile P1 şi P2 proces icircn urma căruia căldura conţinută icircn abur se transformă icircn energie mecanică de rotaţie la axul turbinei 2-3 = condensare Are loc icircn condensatorul K şi constă icircn răcirea şi condensarea aburului pacircnă la aducerea sa icircn totalitate icircn faza lichidă corespunzătoare punctului 3 Ambele procese au loc la temperatură şi presiune constantă

3-4 = creşterea presiunii Se face prin intermediul pompelor de condens bază PC şi de alimentare PA 4-5 = preicircncălzirea apei Procesul are loc icircn preicircncălzitorul P ca şi icircn economizorul cazanului C şi el constă din icircncălzirea apei de alimentare pacircnă icircn apropierea punctului de saturaţie corespunzător presiunii punctului 5 5-6 = vaporizarea apei Trecerea apei icircn totalitate din faza de apă la saturaţie corespunzătoare punctului 5 icircn faza de abur saturat corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn vaporizatorul cazanului 6-1 = supraicircncălzirea aburului Constă icircn ridicarea temperaturii aburului peste valoarea de saturaţie corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn supraicircncălzitorul S Aria determinată de perimetrul 1234561 din fig 24 reprezintă energia utilă din ciclul termic adică cea care se poate transforma icircn energie electrică Cantitatea de căldură icircntrată icircn ciclul termic se notează cu (QC) o parte din aceasta se transformă util icircn energie electrică (Qu) şi o alta se pierde la condensator prin eliminare cu apa de răcire (Qp) Dacă se neglijează celelalte pierderi pe circuit se poate scrie relaţia

Qc = Qu + Qp (21) din care se poate defini randamentul ca fiind raportul dintre Qu şi Qc

QQ

1Q

QQQQ

c

p

c

pc

c

u minus=minus

==η (22)

Relaţia reprezintă forma generală a randamentului centralei

termice

222 Centrală cu condensaţie şi priză (fig 25)

Fig 25 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie şi priză

T

K

D

Pa

P

C

Pcb

Dad

CT

Pr

BT

SG

Spre deosebire de schema din fig 24 icircn acest caz apare suplimentar consumatorul termic CT racordat la o bară de termoficare BT bară ce este alimentată cu abur de la priza Pr a turbinei

Ciclul termic se mai numeşte ciclul termic icircn cogenerare deoarece el furnizează util atacirct energie electrică produsă la bornele generatorului G cacirct şi energie termică furnizată consumatorului CT prin bara de termoficare De regulă debitul de abur trimis la consumatorul CT nu este recuperat integral şi atunci se introduce un debit de apă de adaos Dad pentru completarea debitului din circuit Schemele de acest tip sunt utilizate pentru termoficare urbană sau industrială

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Acest circuit conţine turbina cu aburi (7) icircn care se destinde aburul produs de generatorul (4) urmează condensatorul (8) icircn care aburul destins este răcit icircn continuare şi adus icircn faza lichidă apoi pompa de condens-bază (9) degazorul (10) pompa de alimentare (11) şi circuitul se icircnchide la generatorul de abur (4) Icircn acest circuit la nivelul turbinei are loc transformarea energiei termice conţinută icircn abur icircn energie mecanică de rotaţie

IV - Circuitul de răcire Este folosit pentru răcirea condensatorului (8) răcire necesară pentru

a prelua căldura de la aburul evacuat din turbină şi a asigura astfel condensarea aburului Apa de răcire a condensatorului poate circula icircn circuit deschis sau icircnchis

Apa este preluată din rezervorul (15) cu ajutorul pompelor de apă de răcire (16) este trimisă apoi icircn condensator unde preia căldura de condensare din abur şi apoi ajunge la turnul de răcire (17) unde cedează căldura mediului icircnconjurător

V ndash Circuitul electric Acesta este format din generatorul (12) antrenat de turbina cu abur

(7) apoi transformatorul ridicător (13) şi linia electrică (14) Pornind de la circuitele prezentate se poate trasa diagrama Sankey a

puterilor vehiculate prin centrală (vezi fig 22)

Fig 22 Diagrama puterilor la o centrală termoelectrică

P = 100

PC = 8 PF = 2

PSI = 7 ndash12

PU = 35 ndash40

PM = 1 PK = 40

PE = 2

Pornind de la valoarea considerată de 100 a puterii furnizate de combustibil se scad din aceasta pierderile care apar icircn circuitele centralei şi anume

bull PF = pierderile focarului bull PC = pierderi prin gazele arse (care nu sunt răcite pacircnă la = 0 oC)

bull PK = pierderi la condensator bull PM = pierderi mecanice (icircn lagărele turbinei) bull PE = pierderi electrice (icircn generator) bull PSI = consumul de putere la antrenarea agregatelor serviciilor proprii

ale centralei (ventilatoare pompe mori de combustibil acţionări electrice vane etc)

Ţinacircnd cont de pierderile de putere de mai sus rezultă puterea utilă a centralei PU care conduce la un randament termic global ηG = 35 ndash 40

22 Scheme de principiu

Schemele termice diferă icircntre ele prin modul icircn care este extras aburul din turbină şi prin utilizările care se dau unei părţi din aburul extras din turbină Din acest punct de vedere avem

bull Centrale cu condensaţie pură bull Centrale cu condensaţie şi prize bull Centrale cu contrapresiune bull Centrale cu eşapare liberă

221 Centrala cu condensaţie pură

Acest tip de centrală are schema de principiu din fig 23 Tot debitul introdus icircn turbină este vehiculat integral prin aceasta regăsindu-se icircn totalitate la condensator Un astfel de ciclu termic funcţionează pe baza ciclului termic RANKINE Corespunzător punctelor marcate icircn fig 23 icircn fig 24 se prezintă diagrama i-s a ciclului Rankine care cuprinde următoarele transformări

Fig 23 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie pură

S

Pa

P

G

Qp

1

6

5

4

3

2

TC

K

Pcb

D

Qu

Qc

Fig 24 Reprezentarea icircn diagrama i-s a proceselor din circuitul termic s

i

4

3

1

2

5

6

p2

p1

1-2 = destinderea aburului Este procesul ce are loc icircn turbină icircntre presiunile P1 şi P2 proces icircn urma căruia căldura conţinută icircn abur se transformă icircn energie mecanică de rotaţie la axul turbinei 2-3 = condensare Are loc icircn condensatorul K şi constă icircn răcirea şi condensarea aburului pacircnă la aducerea sa icircn totalitate icircn faza lichidă corespunzătoare punctului 3 Ambele procese au loc la temperatură şi presiune constantă

3-4 = creşterea presiunii Se face prin intermediul pompelor de condens bază PC şi de alimentare PA 4-5 = preicircncălzirea apei Procesul are loc icircn preicircncălzitorul P ca şi icircn economizorul cazanului C şi el constă din icircncălzirea apei de alimentare pacircnă icircn apropierea punctului de saturaţie corespunzător presiunii punctului 5 5-6 = vaporizarea apei Trecerea apei icircn totalitate din faza de apă la saturaţie corespunzătoare punctului 5 icircn faza de abur saturat corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn vaporizatorul cazanului 6-1 = supraicircncălzirea aburului Constă icircn ridicarea temperaturii aburului peste valoarea de saturaţie corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn supraicircncălzitorul S Aria determinată de perimetrul 1234561 din fig 24 reprezintă energia utilă din ciclul termic adică cea care se poate transforma icircn energie electrică Cantitatea de căldură icircntrată icircn ciclul termic se notează cu (QC) o parte din aceasta se transformă util icircn energie electrică (Qu) şi o alta se pierde la condensator prin eliminare cu apa de răcire (Qp) Dacă se neglijează celelalte pierderi pe circuit se poate scrie relaţia

Qc = Qu + Qp (21) din care se poate defini randamentul ca fiind raportul dintre Qu şi Qc

QQ

1Q

QQQQ

c

p

c

pc

c

u minus=minus

==η (22)

Relaţia reprezintă forma generală a randamentului centralei

termice

222 Centrală cu condensaţie şi priză (fig 25)

Fig 25 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie şi priză

T

K

D

Pa

P

C

Pcb

Dad

CT

Pr

BT

SG

Spre deosebire de schema din fig 24 icircn acest caz apare suplimentar consumatorul termic CT racordat la o bară de termoficare BT bară ce este alimentată cu abur de la priza Pr a turbinei

Ciclul termic se mai numeşte ciclul termic icircn cogenerare deoarece el furnizează util atacirct energie electrică produsă la bornele generatorului G cacirct şi energie termică furnizată consumatorului CT prin bara de termoficare De regulă debitul de abur trimis la consumatorul CT nu este recuperat integral şi atunci se introduce un debit de apă de adaos Dad pentru completarea debitului din circuit Schemele de acest tip sunt utilizate pentru termoficare urbană sau industrială

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

bull PK = pierderi la condensator bull PM = pierderi mecanice (icircn lagărele turbinei) bull PE = pierderi electrice (icircn generator) bull PSI = consumul de putere la antrenarea agregatelor serviciilor proprii

ale centralei (ventilatoare pompe mori de combustibil acţionări electrice vane etc)

Ţinacircnd cont de pierderile de putere de mai sus rezultă puterea utilă a centralei PU care conduce la un randament termic global ηG = 35 ndash 40

22 Scheme de principiu

Schemele termice diferă icircntre ele prin modul icircn care este extras aburul din turbină şi prin utilizările care se dau unei părţi din aburul extras din turbină Din acest punct de vedere avem

bull Centrale cu condensaţie pură bull Centrale cu condensaţie şi prize bull Centrale cu contrapresiune bull Centrale cu eşapare liberă

221 Centrala cu condensaţie pură

Acest tip de centrală are schema de principiu din fig 23 Tot debitul introdus icircn turbină este vehiculat integral prin aceasta regăsindu-se icircn totalitate la condensator Un astfel de ciclu termic funcţionează pe baza ciclului termic RANKINE Corespunzător punctelor marcate icircn fig 23 icircn fig 24 se prezintă diagrama i-s a ciclului Rankine care cuprinde următoarele transformări

Fig 23 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie pură

S

Pa

P

G

Qp

1

6

5

4

3

2

TC

K

Pcb

D

Qu

Qc

Fig 24 Reprezentarea icircn diagrama i-s a proceselor din circuitul termic s

i

4

3

1

2

5

6

p2

p1

1-2 = destinderea aburului Este procesul ce are loc icircn turbină icircntre presiunile P1 şi P2 proces icircn urma căruia căldura conţinută icircn abur se transformă icircn energie mecanică de rotaţie la axul turbinei 2-3 = condensare Are loc icircn condensatorul K şi constă icircn răcirea şi condensarea aburului pacircnă la aducerea sa icircn totalitate icircn faza lichidă corespunzătoare punctului 3 Ambele procese au loc la temperatură şi presiune constantă

3-4 = creşterea presiunii Se face prin intermediul pompelor de condens bază PC şi de alimentare PA 4-5 = preicircncălzirea apei Procesul are loc icircn preicircncălzitorul P ca şi icircn economizorul cazanului C şi el constă din icircncălzirea apei de alimentare pacircnă icircn apropierea punctului de saturaţie corespunzător presiunii punctului 5 5-6 = vaporizarea apei Trecerea apei icircn totalitate din faza de apă la saturaţie corespunzătoare punctului 5 icircn faza de abur saturat corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn vaporizatorul cazanului 6-1 = supraicircncălzirea aburului Constă icircn ridicarea temperaturii aburului peste valoarea de saturaţie corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn supraicircncălzitorul S Aria determinată de perimetrul 1234561 din fig 24 reprezintă energia utilă din ciclul termic adică cea care se poate transforma icircn energie electrică Cantitatea de căldură icircntrată icircn ciclul termic se notează cu (QC) o parte din aceasta se transformă util icircn energie electrică (Qu) şi o alta se pierde la condensator prin eliminare cu apa de răcire (Qp) Dacă se neglijează celelalte pierderi pe circuit se poate scrie relaţia

Qc = Qu + Qp (21) din care se poate defini randamentul ca fiind raportul dintre Qu şi Qc

QQ

1Q

QQQQ

c

p

c

pc

c

u minus=minus

==η (22)

Relaţia reprezintă forma generală a randamentului centralei

termice

222 Centrală cu condensaţie şi priză (fig 25)

Fig 25 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie şi priză

T

K

D

Pa

P

C

Pcb

Dad

CT

Pr

BT

SG

Spre deosebire de schema din fig 24 icircn acest caz apare suplimentar consumatorul termic CT racordat la o bară de termoficare BT bară ce este alimentată cu abur de la priza Pr a turbinei

Ciclul termic se mai numeşte ciclul termic icircn cogenerare deoarece el furnizează util atacirct energie electrică produsă la bornele generatorului G cacirct şi energie termică furnizată consumatorului CT prin bara de termoficare De regulă debitul de abur trimis la consumatorul CT nu este recuperat integral şi atunci se introduce un debit de apă de adaos Dad pentru completarea debitului din circuit Schemele de acest tip sunt utilizate pentru termoficare urbană sau industrială

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Fig 23 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie pură

S

Pa

P

G

Qp

1

6

5

4

3

2

TC

K

Pcb

D

Qu

Qc

Fig 24 Reprezentarea icircn diagrama i-s a proceselor din circuitul termic s

i

4

3

1

2

5

6

p2

p1

1-2 = destinderea aburului Este procesul ce are loc icircn turbină icircntre presiunile P1 şi P2 proces icircn urma căruia căldura conţinută icircn abur se transformă icircn energie mecanică de rotaţie la axul turbinei 2-3 = condensare Are loc icircn condensatorul K şi constă icircn răcirea şi condensarea aburului pacircnă la aducerea sa icircn totalitate icircn faza lichidă corespunzătoare punctului 3 Ambele procese au loc la temperatură şi presiune constantă

3-4 = creşterea presiunii Se face prin intermediul pompelor de condens bază PC şi de alimentare PA 4-5 = preicircncălzirea apei Procesul are loc icircn preicircncălzitorul P ca şi icircn economizorul cazanului C şi el constă din icircncălzirea apei de alimentare pacircnă icircn apropierea punctului de saturaţie corespunzător presiunii punctului 5 5-6 = vaporizarea apei Trecerea apei icircn totalitate din faza de apă la saturaţie corespunzătoare punctului 5 icircn faza de abur saturat corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn vaporizatorul cazanului 6-1 = supraicircncălzirea aburului Constă icircn ridicarea temperaturii aburului peste valoarea de saturaţie corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn supraicircncălzitorul S Aria determinată de perimetrul 1234561 din fig 24 reprezintă energia utilă din ciclul termic adică cea care se poate transforma icircn energie electrică Cantitatea de căldură icircntrată icircn ciclul termic se notează cu (QC) o parte din aceasta se transformă util icircn energie electrică (Qu) şi o alta se pierde la condensator prin eliminare cu apa de răcire (Qp) Dacă se neglijează celelalte pierderi pe circuit se poate scrie relaţia

Qc = Qu + Qp (21) din care se poate defini randamentul ca fiind raportul dintre Qu şi Qc

QQ

1Q

QQQQ

c

p

c

pc

c

u minus=minus

==η (22)

Relaţia reprezintă forma generală a randamentului centralei

termice

222 Centrală cu condensaţie şi priză (fig 25)

Fig 25 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie şi priză

T

K

D

Pa

P

C

Pcb

Dad

CT

Pr

BT

SG

Spre deosebire de schema din fig 24 icircn acest caz apare suplimentar consumatorul termic CT racordat la o bară de termoficare BT bară ce este alimentată cu abur de la priza Pr a turbinei

Ciclul termic se mai numeşte ciclul termic icircn cogenerare deoarece el furnizează util atacirct energie electrică produsă la bornele generatorului G cacirct şi energie termică furnizată consumatorului CT prin bara de termoficare De regulă debitul de abur trimis la consumatorul CT nu este recuperat integral şi atunci se introduce un debit de apă de adaos Dad pentru completarea debitului din circuit Schemele de acest tip sunt utilizate pentru termoficare urbană sau industrială

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

3-4 = creşterea presiunii Se face prin intermediul pompelor de condens bază PC şi de alimentare PA 4-5 = preicircncălzirea apei Procesul are loc icircn preicircncălzitorul P ca şi icircn economizorul cazanului C şi el constă din icircncălzirea apei de alimentare pacircnă icircn apropierea punctului de saturaţie corespunzător presiunii punctului 5 5-6 = vaporizarea apei Trecerea apei icircn totalitate din faza de apă la saturaţie corespunzătoare punctului 5 icircn faza de abur saturat corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn vaporizatorul cazanului 6-1 = supraicircncălzirea aburului Constă icircn ridicarea temperaturii aburului peste valoarea de saturaţie corespunzătoare punctului 6 procesul avacircnd loc icircn supraicircncălzitorul S Aria determinată de perimetrul 1234561 din fig 24 reprezintă energia utilă din ciclul termic adică cea care se poate transforma icircn energie electrică Cantitatea de căldură icircntrată icircn ciclul termic se notează cu (QC) o parte din aceasta se transformă util icircn energie electrică (Qu) şi o alta se pierde la condensator prin eliminare cu apa de răcire (Qp) Dacă se neglijează celelalte pierderi pe circuit se poate scrie relaţia

Qc = Qu + Qp (21) din care se poate defini randamentul ca fiind raportul dintre Qu şi Qc

QQ

1Q

QQQQ

c

p

c

pc

c

u minus=minus

==η (22)

Relaţia reprezintă forma generală a randamentului centralei

termice

222 Centrală cu condensaţie şi priză (fig 25)

Fig 25 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie şi priză

T

K

D

Pa

P

C

Pcb

Dad

CT

Pr

BT

SG

Spre deosebire de schema din fig 24 icircn acest caz apare suplimentar consumatorul termic CT racordat la o bară de termoficare BT bară ce este alimentată cu abur de la priza Pr a turbinei

Ciclul termic se mai numeşte ciclul termic icircn cogenerare deoarece el furnizează util atacirct energie electrică produsă la bornele generatorului G cacirct şi energie termică furnizată consumatorului CT prin bara de termoficare De regulă debitul de abur trimis la consumatorul CT nu este recuperat integral şi atunci se introduce un debit de apă de adaos Dad pentru completarea debitului din circuit Schemele de acest tip sunt utilizate pentru termoficare urbană sau industrială

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

222 Centrală cu condensaţie şi priză (fig 25)

Fig 25 Schema de principiu a unei centrale cu condensaţie şi priză

T

K

D

Pa

P

C

Pcb

Dad

CT

Pr

BT

SG

Spre deosebire de schema din fig 24 icircn acest caz apare suplimentar consumatorul termic CT racordat la o bară de termoficare BT bară ce este alimentată cu abur de la priza Pr a turbinei

Ciclul termic se mai numeşte ciclul termic icircn cogenerare deoarece el furnizează util atacirct energie electrică produsă la bornele generatorului G cacirct şi energie termică furnizată consumatorului CT prin bara de termoficare De regulă debitul de abur trimis la consumatorul CT nu este recuperat integral şi atunci se introduce un debit de apă de adaos Dad pentru completarea debitului din circuit Schemele de acest tip sunt utilizate pentru termoficare urbană sau industrială

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

223 Centrala termică cu contrapresiune (fig 26)

Icircn acest caz icircntregul debit de abur de la ieşirea turbinei T este livrat unui consumator industrial CT

Fig 26 Schema de principiu pentru centrala termică cu contrapresiune

CT

Dad

T

Pcb

D

Pa

P

C

S G

La aceste centrale destinderea aburului icircn turbină se face parţial pacircnă

la o presiune la ieşire de 6-10 bar mai mare ca valoarea de 004-01bar corespunzătoare cazurilor precedente Aceasta icircnseamnă pe de o parte diminuarea puterii electrice furnizate ea fiind dependentă direct proporţional de diferenţa de presiune pe turbină şi pe de altă parte icircnseamnă că funcţionarea icircntregului ansamblu al centralei depinde de regimul de lucru al consumatorului Consumatorul CT joacă rolul condensatorului din schemele anterioare şi orice icircntrerupere icircn funcţionarea consumatorului duce la icircntreruperea funcţionării icircntregului ciclu termic Astfel de scheme se folosesc doar atunci cacircnd consumatorul CT are o sarcină termică constantă şi un număr mare de ore de funcţionare anuală

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

224 Centrala cu eşapare liberă (fig 27)

Acestea sunt mai puţin icircntacirclnite şi folosesc ca sursă de căldură gazele fierbinţi de zăcămacircnt icircncălzite icircn cazanul (C) supraicircncălzite icircn supraicircncălzitorul (S) destinse icircn turbina (T) şi eşapate liber icircn atmosferă

Fig 27 Schema de principiu pentru centrala termică cu eşapare liberă

TC

S G

Turbinele folosite la aceste centrale sunt de construcţie specială

fiind capabile să lucreze cu abur mai umed şi de calitate relativ redusă

23 Elementele circuitului apă-abur Elementele principale circuitului apă-abur sunt cel prezentate icircn fig 23

231 Instalaţia de cazane Principalele elemente ale unei instalaţii de cazane sunt

2311 Focarul Reprezintă partea instalaţiei de cazane icircn care are loc arderea

combustibilului icircn focar se reunesc circuitul de combustibil şi circuitul de aer ndash gaze arse Forma focarului depinde icircn principal de tipul de combustibil folosit Există focare plan ndash paralele şi focare turbionare a Focarele plan ndash paralele (fig 28) sunt de secţiune dreptunghiulară iar arzătoarele (A) pot fi dispuse pe o singură latură sau pe două laturi opuse ale focarului b Focarele turbionar (fig 29) au forma unui poligon regulat cu arzătoarele dispuse pe colţuri Acestea sunt astfel orientate icircncacirct jetul de

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

combustibil să fie tangent la un cerc imaginar rezultă deci o mişcare de rotaţie (turbionară) care contribuie la realizarea unui amestec cacirct mai uniform cu aerul de ardere astfel icircncacirct să se realizeze o ardere completă

Fig 28 Focar plan paralel Fig 29 Focar turbionar

A A

Acest tip de focare se foloseşte icircn mod deosebit pentru combustibilii

solizi inferiori Icircn funcţie de presiunea de lucru focarele sunt

- cu depresiune (presiunea este mai mică de 1 3 mm coloană apă) utilizate pentru orice fel de combustibil

- cu suprapresiune (presiunea este icircntre 4 şi 600 mm coloană apă) - cu presiune mărită (presiunea este peste 1000 mm coloană apă)

Sunt utilizate pentru arderea combustibililor superiori Deoarece presiunea este mai mare decacirct presiunea atmosferică acest tip de focar trebuie etanşat pentru a evita scăpările de gaze icircn exterior

2312 Arzătoarele Acestea reprezintă componenta instalaţiei de cazane prin care se

introduce icircn focar combustibil şi aerul necesar arderii O cerinţă principală este necesitatea de a asigura amestecul aer ndash combustibil astfel icircncacirct să rezulte o ardere cacirct mai completă Construcţia arzătoarelor diferă icircn funcţie de tipul de combustibil

Arzătoare pentru combustibil solid (cărbune) Cărbunele se foloseşte sub formă de praf fiind introdus icircn arzător icircn

amestec cu o cantitate de aer ce constituie aerul principal şi care serveşte

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

pentru transportul prafului de cărbune Viteza de insuflare a amestecului aer ndash praf de cărbune este de 10-12 ms

Pentru a se completa necesarul de aer icircn scopul unei arderi complete a combustibilului se mai introduce separat o cantitate de aer suplimentar (aer secundar) De regulă icircn procesul de ardere se introduce o cantitate de aer mai mare decacirct cea necesară teoretic arderea se face icircn exces de aer (icircntre 10 şi peste 100 ) icircn funcţie de natura combustibilului

Există patru tipuri de arzătoare pentru combustibil solid bull Arzătoare turbionare (fig 210)

Amestecul aer principal-combustibil este introdus prin canalul central (1) Icircn partea dinspre focar pe axul canalului se găseşte un cilindru plin cu cap conic (3) care desfăşoară amestecul icircntr-un jet

inelar La ieşirea spre focar există palete directoare ce imprimă jetului de combustibil o mişcare spiralată Aerul secundar se introduce printr-o conductă inelară (2) care icircnconjoară conducta centrală La ieşirea ei sunt plasate nişte palete ce dau aerului o mişcare circulară icircn sens contrar amestecului realizacircndu-se astfel omogenitatea dorită

4

3

2

1

2

Spre

foca

r

Fig 210 Arzător turbionar Debitul de aer secundar se reglează cu clapetele (4) care măresc sau

micşorează secţiunea de intrare a aerului icircn canal bull Arzătoare cu fantă (fig 211)

Amestecul aer ndash cărbune praf şi aerul secundar se introduc prin canale diferite omogenizarea realizacircndu-se icircn focar datorită vitezelor diferite

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Aerul secundar se icircmparte icircn trei fluxuri - aer superior ndash insuflat printr-un canal aflat deasupra canalelor prin

care intră amestecul aer ndash cărbune praf şi care dirijat icircn jos - aer inferior ndash acesta se introduce printr-un canal orizontal - aer de manta ndash canalul este paralel cu canalele prin care circulă amestecul

Fig 211 Arzător cu fantă

amestec aer- combustibil

amestec aer- combustibil

aer

aer

aer superior

30 ms

15-20

20 ms

1

spre

foca

r

cărbune praf - aer şi are rolul de a răci aceste canale La ieşirea din canalele de combustibil sunt plasate nişte table de

formă concavă (1) ce au rolul de a dispersa jetul de combustibil icircn scopul omogenizării amestecului cu aerul de ardere

aer secundar superior

bull Arzătoare tip registru (fig 212) Se folosesc

pentru combustibili inferiori Amestecul aer - cărbune praf se insuflă printr-un

Fig 212 Arzător tip registru număr mare de canale paralele cu o viteză de 6 ndash 10 ms Aerul secundar este divizat icircn două părţi

aer secundar inferior

30 ms

6-10 ms

6-10 ms

12-18 ms

Am

este

c ae

r-că

rbun

e pr

af

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

aer superior ce se introduce cu viteza de 12 ndash 18 ms şi aer inferior ce se introduce cu viteza de 30 ms Datorită vitezelor diferite icircn focar se realizează un amestec foarte bun ce favorizează realizarea unei arderi complete

Arzătoare pentru combustibil lichid (păcură) Icircnainte de a fi introdusă icircn arzător păcura este preicircncălzită pentru a i

se reduce vacircscozitatea Diversele tipuri de arzătoare se deosebesc prin modul de realizare a pulverizării combustibilului Ele trebuie să realizeze o pulverizare foarte fină pentru ca combustibilul să se amestece cu aerul de ardere şi să rezulte o ardere cacirct mai completă Funcţie de sistemul de pulverizare arzătoarele pentru combustibilii lichizi se clasifică icircn a arzătoare cu pulverizare cu cupă rotativă b arzătoare cu pulverizare sub presiune c arzătoare cu pulverizare cu abur

bull Arzătoare cu cupă rotativă (fig 213) Combustibilul este

introdus prin orificiul central (1) şi cade pe cupa (2) care se roteşte cu viteză foarte mare Datorită forţei centrifuge combustibilul este azvacircrlit sub formă de picături foarte fine amestecacircndu-se cu curentul de aer accelerat de ventilatorul (3) Reglajul debitului de aer se face cu clapeta (4)

Fig 213 Arzător pentru combustibil lichid

Aer ardere 4

3

2

1

CombustibilSpre

foca

r

bull Arzătoare cu pulverizare sub presiune Icircn cazul arzătorului cu pulverizare sub presiune se icircnlocuieşte cupa

rotativă cu o piesă cu orificii montată la capătul conductei de combustibil Combustibilul este admis cu o presiune foarte ridicată şi trecacircnd prin piesa

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

cu orificii se desface icircn mai multe jeturi fine ce se amestecă cu aerul de ardere la ieşirea dinspre focar a arzătorului

bull Arzătoare cu pulverizare cu abur Arzătoarele cu pulverizare cu abur sunt asemănătoare celor sub

presiune deferind doar amestecul ce se introduce (abur şi combustibil sub presiune) Ca urmare a folosirii aburului care are şi o temperatură ridicată se obţine şi o vaporizare parţială a combustibilului ceea ce are efecte pozitive asupra omogenităţii amestecului acestuia cu aerul

Arzătoare pentru combustibil gazos (gaz metan gaze de sondă) Acestea sunt arzătoare cu construcţie simplă la care gazul este introdus printr-un canal central prevăzut la capăt cu o piesă cu orificii ce desface jetul de combustibil icircn jeturi fine Aerul necesar arderii se introduce printr-un canal inelar ce este concentric cu canalul de combustibil Cele două debite pot fi reglate prin clapete amplasate pe cele două canale (aer şi gaze)

2313 Ventilatoare de aer şi gaze arse Acestea au rolul de a asigura necesarul de aer pentru ardere şi de a

evacua gazele de ardere din focar Antrenarea lor se face cu motoare asincrone la tensiunea de 04 kV pentru puteri de cacircteva sute de kW sau la 6 kV pentru puteri mai mari Funcţionarea corectă a ventilatoarelor determină buna funcţionare a cazanelor motiv pentru care se prevăd cacircte două unităţi de acelaşi fel icircn paralel

Calculul ventilatoarelor constă icircn determinarea puterii absorbite de un ventilator

v

g

v

g

v

g

102HD

102HV

1000pV

Pηsdot

sdot=

ηsdot

ρsdotsdot=

ηsdot

∆sdot= (23)

unde Vg = debitul de fluid icircn m3s Dg = debitul masic de fluid icircn kgs

H = icircnălţimea de refulare icircn m coloană de gaz ∆p = icircnălţimea totală de refulare icircn Nm2 ∆p = Hρg ηv = randamentul ventilatorului

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

ρ = masa specifică a fluidului kgm3 g = acceleraţia gravitaţională icircn ms2 Icircn cazul ventilatoarelor de aer creşterea de presiune depinde de

diferenţele de icircnălţime dintre gura de aspiraţie şi punctul cel mai icircnalt al canalului de aer de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare şi de preicircncălzitorul de aer ca şi de presiunea cerută efectiv icircn focar Valorile curente sunt cuprinse icircntre 300 mm col H2O şi 1000 mm col H2O

Icircn cazul ventilatoarelor de gaze arse numite şi exhaustoare creşterea de presiune depinde de diferenţa de nivel dintre gura de aspiraţie şi gura de refulare la coş şi de rezistenţele hidraulice introduse de canalele de aspiraţie de refulare de preicircncălzitorul de aer şi de filtrele de cenuşă Valorile curente sunt cuprinse icircntre 200 şi 500 mm col H2O iar icircn cazul focarelor cu suprapresiune ventilatoarele de gaze arse pot să lipsească

2314 Preicircncălzitoare de aer Preicircncălzitoarele de aer sunt schimbătoare de căldură ce au rolul de a icircncălzi aerul icircnainte de a fi introdus icircn focar Pentru aceasta se foloseşte căldura reziduală a gazelor de ardere icircnainte de evacuarea lor la coş Este necesar ca temperatura gazelor de ardere să nu scadă sub temperatura punctului de rouă Trioxidul de sulf format prin ardere dă naştere icircn contact cu vaporii de apă din gaze la acid sulfuric ce condensează pe suprafeţele metalice reci avacircnd un puternic efect coroziv Prin preicircncălzirea aerului se măreşte randamentul instalaţiei de cazane cu cacircteva procente şi de asemenea se poate creşte şi temperatura apei de alimentare a cazanului ceea ce are ca efect creşterea randamentului ciclului termic apă-abur Din punct de vedere a modului de realizare preicircncălzitoarele de aer pot fi de tipul

bull preicircncălzitoare recuperative bull preicircncălzitoare regenerative

A Preicircncălzitoarele recuperative Acestea sunt aparate statice la care aerul şi gazele de ardere circulă prin canale separate de pereţi de tablă (fig

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

214) Gazele de ardere circulă prin spaţiul dintre canalele de aer şi manta iar aerul prin interiorul canalelor Deoarece gazele de ardere au un coeficient redus de transmitere a căldurii este necesară mărirea suprafeţelor de schimb de căldură prin prevederea pereţilor despărţitori cu un număr mare de nervuri din tablă Aceste preicircncălzitoare se realizează sub forma unor baterii din mai multe elemente parcurse serie sau paralel

Fig 214 Preicircncălzitor recuperativ

Gaze de ardere

Aer Aer

Canal aerManta

Gaze de ardere

B Preicircncălzitoarele regenerative Icircn preicircncălzitoarele regeneratoare fluidul icircncălzitor (gazele de

ardere) şi fluidul icircncălzit (aerul) trec alternativ peste o masă acumulatoare de căldură cedacircnd şi respectiv preluacircnd căldura unul de la celălalt Aceste aparate pot fi cu acumulator rotitor (de tip Ljungstroumlm) sau fix (de tip Rothemuumlhle)

Preicircncălzitorul Ljungstroumlm (fig 215) este prevăzut cu acumulatorul de căldură (2) realizat din table metalice ondulate sau din materiale ceramice ce este antrenat prin intermediul mecanismului de antrenare (8) icircntr-o mişcare de rotaţie icircn interiorul carcasei metalice (1) Aerul este

introdus prin racordul fix (6) şi evacuat icircncălzit prin racordul (5) Gazele de ardere intră prin racordul (3) şi sunt evacuate prin racordul (9)

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

8

4

7

5

6 9

3

2

1

Fig 215 Preicircncălzitor de

aer Ljungstroumlm

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Acumulatorul (2) montat pe axul (4) se roteşte cu viteză mică icircncălzindu-se şi răcindu-se alternativ la trecerea prin dreptul canalelor de aer şi gaze Axul de rotaţie poate fi orizontal sau vertical iar turaţia este de 3-5 rotmin Din cauza neetanşeităţii dintre canalele de aer şi canalele de gaze debitul de aer la coş poate creşte cu pacircnă la 10

Preicircncălzitorul Rothemuumlhle (fig 216) are masa acumulatoare (1) fixă şi racordurile de aer (2) şi (3) rotative Acestea se deplasează simultan pe suprafaţa rotorului acumulator (1) icircn interiorul carcasei (8) prevăzută cu racordurile (6) şi (7) pentru gazele de ardere Intrarea respectiv ieşirea aerului se face prin racordurile (4) şi (5) Deplasarea racordurilor de aer ce au forma unor pacirclnii icircnclinate se face prin rotirea secţiunii superioare A pe ea icircnsăşi icircn timp ce secţiunea B parcurge toată suprafaţa C a acumulatorului (vezi poziţia Brsquo din fig216)

Fig 216 Preicircncălzitor de aer Rothemuumlhle

intrare aer

intrare gaze ieşire aer

ieşire gaze

1

38

2

4

7

9

6

5

C

Brsquo

BA

Acest tip de preicircncălzitor are un consum energetic mai redus

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

deoarece masa antrenată icircn mişcare (pacirclniile metalice) este mult mai mică

ze fierbinţi faţă de 50 icircn cazul preicircncălzitorului de tip jungstroumlm

ului icircn scopul recuperării

conţinută precum şi a unei

decacirct icircn cazul precedent cacircnd acumulatorul era acel antrenat Schimbătorul este mai eficient şi din punct de vedere termic deoarece 75 din suprafaţa acumulatorului este icircn permanenţă bdquospălatărdquo de debitul de gaL

2135 Instalaţia de expandoare Cazanele de abur cu tambur (cu circulaţie naturală şi cu circulaţie

forţată) au ca element component tamburul (vezi paragraful 2131 ndash

generatorul de abur) Pentru a icircmbunătăţi calitatea apei din cazan la nivelul

tamburului ca şi al colectorilor inferiori se practică operaţiunea de

purjare Purjarea reprezintă operaţiunea de extragere a unei părţi din

debitul de apă din cazan din acele zone unde concentraţia icircn săruri este

mai ridicată Purjarea se face de regulă la tamburul cazanelor cu circulaţie

de la suprafaţa de separaţie

dintre apă şi abur purja va fi

deci la saturaţie şi

corespunzător presiunii din

tambur va avea un mare

6

8

2

7

4 4

3

1

5

8

conţinut de căldură Debitul

de purjare este 2 ndash 4 din

debitul nominal al cazanului

Rolul instalaţiei de

expandoare este de a prelucra

apa rezultată icircn urma purjării

cazan

unei părţi din căldura

Fig 217 Expandor părţi din condensat

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Funcţie de locul din care are loc prelevarea apei din cazan purjarea poate fi

- purja

evăzut cu drenul (5) şi racordul de

evacua

24) pentru bilanţul Fig 218 Expandor icircn două trepte

termic şi masic

sum

n

n

1i ecuatii 2 0Q

(24)

- purjare continuă ndash care se practică la tambur

re intermitentă ndash care se practică la colectorii inferiori

Icircn fig 217 se prezintă un expandor de tip Atlas Apa fierbinte

preluată din cazan căreia i s-a redus presiunea prin intermediul robinetului

de laminare (RL1) este introdusă prin racordul (2) tangenţial la vasul

cilindric al expandorului (1) Presiunea din expandor fiind mai mică decacirct

cea corespunzătoare temperaturii de saturaţie a apei admise aceasta va

icircncepe să fiarbă aburul rezultat urcă prin cilindrul metalic interior (3) şi

trece printr-un filtru de abur (4) pr

evacuare a apei de drenare (8)

aburul este apoi evacuat pe la

partea superioară (racordul 6) la un

preicircncălzitor din circuitul principal

apă-abur Condensul cu

concentraţie mare de săruri este Ex1

Ex2

RL 1

PIP2

t pe la partea inferioară (7)

De regulă se folosesc

instalaţii de expandare icircn două

trepte prima treaptă (EX1) fiind

alimentată cu apă de purjare iar a

doua (EX2) cu condensul de la

prima treaptă (fig 218) Pentru

cele două trepte de expandare se

RL 2

pot scrie relaţiile (

⎪⎩

sum1

i ecuatii 2 0D

⎪⎨

⎧

=

=

PAA

PIP1

Dapj2

apj2

Dpj ipj

Daa iaa1 Daa iaa2

C

Dapj1 ia

pj1

Dcpj1 ic

pj1

Dcpj2 ic

pj2

La degazoric3

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Pornind de la aceste relaţii şi ţinacircnd cont de notaţiile din fig 218

rezultă următoarele relaţii

⎪⎩

⎪⎨⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c1pjic

1pjDa1pjia

1pjD1expjipjD

c1pjDa

pj1D pjD (25)

⎪⎨

⎧

sdot+sdot=ηsdotsdot

+=

c2pjic

2aac

c2pjDa

pj2D c1pjD

c (26)

unde ebi

uă trepte

pei de purjare la intrarea icircn expandor corespunzătoare

presiunii din c

lui saturat corespunzătoare presiunilor din

cele două trep

lui saturat corespunzătoare presiunilor

din cele două tre

us icircn circuitul rincipal al centralei la preicircncălzitoarele de icircnaltă presiune

icircn centrale la parametrii ceruţi de turbin

temul fierbător vapori

⎪⎩ pjD2pji2pjD2ex1pji1pjD

pjD ndash d tul total de purjare a cazanului

a1pjD ndash debitele de abur rezultate din cele doa

2pjD

c1pj c

2pjD ndash debitele de condensat ale treptelor

pji ndash entalpia a

D

azan a

2pja

1pj i i ndash entalpiile aburu

te de expandoare c

2pjc

1pj i i ndash entalpiile condensu

pte de expandoare

2ex1ex ηη ndash randamentul cele două trepte de expandoare

Prin folosirea expandorului se poate recupera 30 ndash 50 din căldura conţinută icircn purjă aburul astfel recuperat fiind reintrodp

2136 Generatorul de abur Generatorul de abur reprezintă partea principală a instalaţiei de

cazane şi are ca scop producerea aburului ă Din punct de vedere al proceselor de transformare pe care le suferă

agentul termic cazanul este format din economizor siszator supraicircncălzitor şi supraicircncălzitor intermediar

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Economizorul Icircn economizor apa se icircncălzeşte pacircnă aproape de temperatura de fierbere recuperacircndu-se astfel o parte din căldura conţinută de gazele de ardere icircnainte de evacuarea acestora icircn atmosferă Prezenţa economizorului are ca efect mărirea randamentului (ηc) al cazanului cu 6-10 ş

ecrane de ţevi paralele care că

lzitorul se realize

plasat şi icircn ace

de tip convectiv şi este plasat icircn al doilea sau al treilea

i o economie de combustibil Fierbătorul Din economizor apa intră icircn fierbător unde se

icircncălzeşte pacircnă la temperatura de fierbere şi fierbe la ieşirea acestuia obţinacircndu-se de regulă emulsie apă-abur sau chiar abur saturat uscat De regulă sistemul fierbător se realizează sub formă de

ptuşesc focarul şi sunt icircncălzite prin radiaţie Supraicircncălzitorul Acesta este plasat icircn continuarea sistemului

fierbător şi icircn el aburul este supraicircncălzit (la o temperatură superioară celei de saturaţie) Icircn unele puncte ale supraicircncălzirii se fac şi injecţii de apă pentru ca la ieşire aburul să aibă temperatura dorită Supraicircncă

ază sub formă de baterii de ţevi dispuse serie sau paralel Funcţie de modul de icircncălzire există supraicircncălzitoare de radiaţie

şi de convecţie Icircn cazul cazanelor cu parametri mai mici de 160 ata există numai supraicircncălzitor convectiv ce este plasat icircn calea gazelor de ardere icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Cacircnd cazanele au parametri ridicaţi deoarece căldura latentă de vaporizare a apei scade cu creşterea presiunii sistemul fierbător nu mai poate prelua icircn icircntregime căldura dezvoltată prin radiaţie şi atunci devine necesară şi existenţa unui supraicircncălzitor de radiaţie Acesta este plasat pe tavanul focarului şi icircn canalul de trecere din primul icircn al doilea drum de gaze Supraicircncălzitorul convectiv este

st caz icircn al doilea sau icircn al doilea şi al treilea drum de gaze Supraicircncălzitorul intermediar Acesta are rolul de a supraicircncălzi

aburul icircntre două trepte de destindere la turbină Turbina este divizată icircn două sau trei corpuri (icircnaltă şi joasă presiune respectiv icircnaltă medie şi joasă presiune) după destinderea icircn corpul de icircnaltă presiune aburul revine la cazan este supraicircncălzit după care se destinde icircn corpul de medie respectiv de joasă presiune al turbinei Supraicircncălzitorul intermediar se foloseşte la blocurile de putere mare (de peste 50 MW) Supraicircncălzitorul intermediar este

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

drum

(fig 219) Focarul constituie un prim corp fiind şi primul drum

te de patru icircn cazul cazanelor u debite foarte mari (peste 1000 tone abur)

Fig 219 Amplasarea drumurilor de gaze la cazane

ificarea cazanelor de abur se poate face după mai multe criterii cum ar

bull după mo ic

rţată

bull du

mul de apă exprimat icircn m3 iar Si suprafaţa de icircncălzire exprimată icircn

mare de apă la care Va Si gt 0026 m bull după pre

de gaze Pentru a nu se mări dimensiunile pe verticală ale cazanului icircn cazul

blocurilor de medie (mare) putere cazanul se realizează din mai multe corpuri dispuse icircn paralel şi parcurse de gaze icircn serie Există cazane cu unul două (cazane icircn π) sau trei drumuri de gaze ultimele două fiind cele mai răspacircndite

de gaze Numărul maxim de drumuri de gaze es

c

I II I II III

Cazanul de abur reprezintă sursa de căldură a centralelor termice Clasfi

dul de circulaţie a agentului term- cazane cu circulaţie naturală - cazane cu circulaţie fo- cazane cu străbatere

pă volumul de apă conţinut Clasificare se face icircn acest caz după valoarea raportului Va Si unde

Va reprezintă volu m2 - cazane cu volum mic de apă la care Va Si lt 0026 m - cazane cu volumsiunea de lucru - cazane de joasă presiune (07 ndash 6 bar) - cazane de medie presiune (6 ndash 50 bar)

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

- cazane de icircnaltă presiune (64 ndash 22129 bar) - cazane cu presiune supracritică ( gt22129 bar)

Pentru a aprecia şi a compara cazanele de abur pot fi consideraţi

bull vana principală de abur icircn condiţiile debitului şi temperaturii

bull iunea din

bull n robinetul principal icircn condiţiile presiunii şi debitului

bull ţie de tipul cazanului acest loc poate fi la economizor

bull e care cazanul

bull zanul trebuie să-l asigure la pres

la combustibilii clasici la resurse energetice secundare de diverse tipuri

următorii parametri de baza presiunea nominală ndash este presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din nominale presiunea maximă ndash este presiunea de lucru admisă icircn elementele cazanului La cazanele de abur cu tambur se consideră prestambur iar la cele fără tambur ndash presiunea de intrare icircn cazan temperatura nominală ndash este temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea dinominal temperatura apei de alimentare ndash este temperatura apei la intrarea icircn cazan (şi functambur etc) debitul nominal ndash este debitul maxim continuu de abur ptrebuie să-l asigure la temperatura şi presiunea nominală debitul minim reglat ndash este debitul pe care ca

iunea pn fără ca acesta să se deterioreze Icircn centralele electrice presiunile iniţiale ridicate şi debitele mari necesare au impus utilizarea cazanelor cu volum mic de apă deci la care circulaţia apei se face prin interiorul ţevilor (aşa numitele cazane acvatubulare) Caracteristic acestor cazane este diversitatea de combustibili ce trebuie să poată fi arşi icircn ele de

2137 Tipuri de generatoare de abur A Generatoare de abur cu circulaţie naturală (fig 220) La acestea circulaţia apei icircn sistemul vaporizator are loc datorită

diferenţei de greutate specifică icircntre emulsia apă-abur din ţevile ascendente fierbătoare şi apa de alimentare din ţevile descendente Cum diferenţa de presiune motoare datorată acestei diferenţe este relativ mică şi viteza de

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

circulaţie a apei are valori reduse şi astfel se obţin diametre mari ale ţevilor fierbătoare deci consumuri mari de metal preţ de cost ridicat etc Ca urmare cazanele cu circulaţie naturală au o inerţie termică ridicată ceea ce con

consumului de căldură icircn perioadele de pornire şi durate de por

zitorii mai lente ceea ce face posibilă o reglare mai uşoară

ze de ardere etc) funcţionarea unui astfel de cazan este următo

apa bdquorecerdquo din ţev

condusă icircnapoi la tambur unde are loc separa

(6) şi apoi la colectorul final (7) de unde se alimentează rbina cu abur

duce la - creştereanire mari - procese tran a cazanului - avacircnd icircn vedere cantităţile mari de căldură acumulate aceste

cazane permit variaţii mari de sarcină fără ca presiunea să scadă prea mult Această caracteristică este avantajoasă icircn special icircn cazul centralelor determoficare acestea suferind icircn timpul funcţionării variaţii mari de sarcină Icircn cazanul de abur se icircntacirclnesc circuitele mai multor fluide (apă ndash abur aer ga

area Apa de alimentare este introdusă icircn economizorul (1) unde se

preicircncălzeşte după care este adusă la intrarea tamburului (2) De aici apa coboară prin ţevile descendente (3) situate icircn exteriorul focarului către colectorii inferiori (4) de unde urcă apoi icircn ţevile sistemului fierbător (5) Circulaţia are loc pe baza diferenţei de greutate specifică dintre

ile descendente şi apa bdquomai caldărdquo din sistemul fierbător Icircn sistemul fierbător sub influenţa radiaţiei apa ajunge la fierbere şi

emulsia apă-abur rezultată esterea aburului de condens Tamburul constituie şi o rezervă de apă pentru alimentarea continuă

a cazanului Condensul nevaporizat icircmpreună cu apa de alimentare icircşi reiau circulaţia prin ţevile descendente către sistemul fierbător iar aburul saturat separat la partea superioară a tamburului trece mai departe icircn supraicircncălzitorultu

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

115

8

7 6 13

14

9

12

11

2

5

4

10

CH4

3

Fig 220 Cazan cu circulaţie naturală Circuitul aer ndash gaze de ardere are următoarea alcătuire şi funcţionare

aerul de ardere este preluat cu ventilatoarele de aer (8) este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul rotativ (9) după care este condus la arzătoarele (10) Combustibilul (icircn acest caz gazul metan) este adus icircn magistrala (11) de unde este preluat prin ventilul (12) şi trimis de asemenea la arzătoarele (10) Aprinderea şi controlul arderii se face cu instalaţii automate Gazele de ardere rezultate icircn urma procesului de ardere a combustibilului icircn focar parcurg apoi icircntregul cazan traseul acestora este marcat cu linie punctată gazele de ardere fiind evacuate icircn final la coşul de fum (15) cu ajutorul ventilatorului de gaze arse (14) după ce preicircncălzesc aerul de ardere icircn preicircncălzitorul de aer (9)

Datorită existenţei zonei de circulaţie la tamburul cazanului se poate practica operaţiunea de purjare din acest motiv şi condiţiile impuse apei de alimentare a cazanului sunt mai puţin restrictive deci icircntregul proces de tratare a apei este mai puţin costisitor Aaceste tipuri de cazane sunt de

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

preferat la centralele de termoficare cu pondere mare a consumului industrial la care şi cota de apă de adaos are valori ridicate

Ţinacircnd cont de caracteristicile prezentate care sunt avantajoase termoficării şi de datele din exploatare disponibile se poate spune că acest tip de cazan este cel mai utilizat pentru echiparea CET - urilor icircn vederea asigurării continuităţii icircn alimentare a consumatorilor de căldură (icircn special a consumatorilor industriali)

Cazanele cu circulaţie naturală lucrează pacircnă la presiuni de 140 bar şi cu debite pacircnă la 1400 th

B Generatoare de abur cu circulaţie forţată (La Mont) La acest tip de cazane circulaţia apei icircn sistemul vaporizator se face

cu ajutorul pompelor de circulaţie speciale amplasate pe ţevile descendente icircnainte de colectorii inferiori Datorită disponibilului de presiune mai mare viteza de circulaţie a apei icircn ţevile fierbătoare este mai mare ceea ce conduce la reducerea secţiunii acestora deci şi la consumuri specifice de material mai mici şi deci la instalaţii mai ieftine

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor

Vaporizator

Economizor

Abur supraicircncălzit

Pompă de circulaţie

Tambur

Fig 221 Cazan cu circulaţie forţată

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Pompele de circulaţie lucrează la temperatura de saturaţie din tambur fiind complet integrate icircn sistemul de ţevi de circulaţie De regulă sunt folosite 4 pacircnă la 8 pompe care asigură un debit de circulaţie de aproximativ de 5 ori mai mare decacirct debitul apei de alimentare Cazanele cu circulaţie forţată se realizează pacircnă la presiuni de 180 bar şi cu debite ce pot ajunge pacircnă la 1700 th Schema cazanului cu circulaţie forţată şi elementele componente ale circuitului termic sunt prezentate icircn fig 221

C Generatoare de abur cu străbatere (fig222) Aceste cazane numite Benson (respectiv Ramzin icircn spaţiul

fost sovietic) se folosesc icircn cazul cacircnd este necesar abur cu parametri foarte ridicaţi Ele se folosesc de regulă pentru presiuni supracritice Icircntr-un cazan cu străbatere o particulă de apă parcurge cazanul o singură dată ea fiind pe racircnd preicircncălzită vaporizată şi apoi supraicircncălzită Aceste cazane nu au tambur şi nici colectori inferiori

Economizor

Supraicircncălzitorde radia

ţie

Fierbător de radiaţie

Abur supraicircncălzit

Apă de alimentare

Supraicircncălzitor convectiv

Fierbător convectiv

Fig 222 Cazan cu străbatere (cu circulaţie unică)

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Modul de funcţionare este următorul apa de alimentare intră icircn economizor unde se preicircncălzeşte trece icircn fierbătorul de radiaţie FR la ieşirea căruia se obţine abur saturat umed Urmează apoi fierbătorul rezidual de tip convectiv FC la ieşirea căruia se obţine abur saturat uscat Urmează apoi supraicircncălzitorul convectiv SC şi apoi cel de radiaţie SR după care aburul este trimis la turbină Aceste cazane au dimensiuni foarte mari ele avacircnd 3-4 drumuri de gaze icircn care sunt amplasate toate elementele de circuit descrise mai sus

Cazanele Benson necesită o presiune mare a apei la intrare şi sunt pretenţioase relativ la calitatea apei de alimentare care trebuie să aibă un conţinut redus de săruri dizolvate icircn ea

D Cazane de abur cu ardere icircn pat fluidizat Tehnica arderii cărbunelui icircn pat fluidizat este destul de veche teoria

acestui tip de ardere a fost elaborată icircn 1922 de către Winkler (Germania) şi Cidell (SUA) dar primele aplicaţiile industriale au apărut prin anii acute70

Un sistem (pat) fluidizat este un sistem icircn care particule de combustibil de mici dimensiuni plutesc icircntr-un curent gazos icircntregul amestec aflacircndu-se icircntr-o continuă mişcare Stratul icircn suspensie se realizează prin introducerea aerului sau icircn general a unui gaz sub presiune cu ajutorul unei grile de distribuţie sau a unor duze de insuflare printr-un strat de particule solide de cărbune Acest mediu bifazic se comportă ca un fluid particulele mişcacircndu-se unele icircn raport cu celelalte ca icircntr-un fluid care fierbe de unde şi denumirea de strat fluidizat

Aplicat industrial procedeul conferă cacircteva avantaje printre care sunt

bull posibilitatea arderii combustibililor mai rdquodificilirdquo cum ar fi diverşi derivaţi din petrol (cocs de petrol fracţii grele rezultate icircn procesele de cracare etc)

bull posibilitatea de recirculare a produselor de ardere şi realizarea unui timp mai icircndelungat de rămacircnere a combustibilului icircn focar Aceasta conduce la arderea completă a combustibililor şi la posibilitatea coboracircrii temperaturii de ardere de la ~1300 0C cacirct este icircn mod curent la un cazan cu

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

cărbune pulverizat la o temperatură de 800 900 0C bull arderea amestecurilor de combustibili bull reducerea puternică a emisiilor poluante prin icircnlăturarea practic a

emisiilor de compuşi de sulf (SO2) şi diminuarea compuşilor de tip NOx Eliminarea bioxidului de sulf se realizează prin introducerea unei

cantităţi de calcar icircn focar odată cu combustibilul la temperatura de 800 - 900 0C calcarul se descompune şi oxidul de calciu rezultat reacţionează cu bioxidul de sulf

CaCO3 rarrCaO + CO2

SO2 + CaO +05O2 rarrCaSO4

Produsul final obţinut este ghipsul (CaSO4) care poate fi recuperat

pentru folosire icircn industria materialelor de construcţii Tehnica arderii icircn plat fluidizat a combustibililor poate fi de două feluri

bull ardere cu strat fluidizat staţionar bull ardere cu strat fluidizat circulant

La racircndul său stratul fluidizat circulant poate fi de tip atmosferic sau de tip sub presiune

Schema de principiu a unui cazan cu arderea cărbunelui icircn pat fluidizat atmosferic este prezentată icircn fig 223

Funcţionarea cazanului este următoarea combustibilul din buncărul (2) avacircnd granulaţia cuprinsă icircntre 100microm şi cacircţiva mm icircmpreună cu calcarul din buncărul (3) sunt trimise icircn focarul (1) Pe la partea inferioară a focarului se introduce aerul principal de ardere (14) care realizează patul fluidizat icircmpreună cu particulele de combustibil

Arderea şi desulfurarea combustibilului se fac icircn patul fluidizat Aerul principal necesar arderii şi realizării patului fluidizat este preicircncălzit icircn preicircncălzitorul (6) şi trimis la partea inferioară a focarului printr-un sistem de duze aerul secundar este icircncălzit tot icircn preicircncălzitorul (6) şi se introduce pentru a icircmbunătăţi amestecul aer ndash combustibil şi pentru a regla densitatea patului fluidizat

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

1

2

3

4

5

6

7

8

10

9

12

13

11

15

14

abur la turbină

evacuare cenuşă

Fig 223 Schema de principiu a cazanului cu pat fluidizat atmosferic

1 ndash focar 2 ndash combustibil 3 ndash calcar 4 ndash ciclon 5 ndash canale de gaze 6 ndash preicircncălzitor aer 7 ndash filtre 8 ndash coş de fum 9 ndash economizor 10 ndash tambur separator 11 ndash vaporizator 12 ndash supraicircncălzitor tr I 13 - supraicircncălzitor tr II 14 aer secundar 15 ndash aer principal

Gazele arse icircmpreună cu o parte din particulele de combustibil

nearse trec apoi icircn ciclonul (4) unde are loc separarea acestora particulele nearse separate la partea inferioară sunt retrimise la focarul (1) cenuşa este evacuată iar gazele de ardere trec icircn canalele de gaze (5) unde cedează căldură economizorului (9) şi unor trepte de supraicircncălzitor (12) Urmează apoi filtrele finale (7) şi apoi coşul de fum (8)

Apa de alimentare se introduce prin economizorul (9) este condusă apoi la tamburul (10) după care urcă icircn sistemul fierbător (11) Circulaţia se face natural pe baza diferenţei de greutate specifică icircntre apa de alimentare şi emulsia apă-abur ce se formează icircn vaporizator Emulsia apă-abur este apoi condusă la tamburul (10) unde are loc separarea aburului aburul

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

saturat rezultat fiind condus apoi la supraicircncălzitorul treapta I (12) apoi la supraicircncălzitorul treapta II (13) acesta din urmă fiind amplasat pe tavanul focarului aburul supraicircncălzit este icircn final trimis către turbina de abur Un astfel de cazan necesită apă de alimentare cu temperatura de 230 0C la presiunea de 116 bar şi livrează abur la temperatura de 540 0C şi presiunea de 100 bar Procesul de ardere are loc la o temperatură de 840880 0C icircmpiedicacircndu-se astfel formarea oxizilor de azot Un astfel de cazan poate arde atacirct cărbune cacirct şi o mare diversitate de alte materiale combustibile cum ar fi cocsul de petrol lemn ulei biomasă asfalturi nămoluri industriale cauciuc etc Staţionarea prelungită a cărbunelui icircn focar conduce la o ardere completă a acestuia deci se obţine o mare eficienţă a procesului de ardere

E Cazane de apă caldă şi cazane de apă fierbinte

Cazane de apă caldă (fig 224)

Fig 224 Elemente tip ale cazanelor secţionale tip Metalica (şi ICMA)

- c - - b - - a -

a - element final b- - element de mijloc c - element frontal Aceste cazane echipează centralele termice de mică capacitate cel

mai icircntacirclnit tip constructiv fiind tipul secţional Cazanele se realizează cel mai adesea din ţevi de oţel care se asamblează prin sudare icircn cadre (secţiuni) ce apoi se leagă la colectoarele principale de tur şi retur Obţinerea diverselor capacităţi termice necesare se face prin asamblarea unui număr corespunzător de elemente secţionale diferite (vezi fig 224)

Cazane de apă fierbinte (CAF-uri)

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Cazanele din această categorie sunt folosite pe scară largă icircn centralele termice pentru producerea agentului termic necesar instalaţiilor de icircncălzire şi pentru prepararea apei calde menajere De regulă ele se folosesc ca instalaţii de vacircrf folosind ca sursă de căldură combustibili superiori (gaze naturale motorine păcură şi chiar cărbune cu putere calorică mai ridicată) Cazanele de apă fierbinte sunt cazane de radiaţie cu circulaţie forţată şi cu tiraj natural Icircncălzirea apei se face de la 70 la 1500C icircn regimul de bază sau de la 102 la 1500C icircn regimul de vacircrf Schimbarea regimului de funcţionare se face prin modificarea modului icircn care sunt legate icircntre ele cele patru ecrane ale focarului (vezi fig 225)

Fig 225 Schema de principiu a unui cazan CAF E1hellipE4 - ecrane a rd de intrare apă

varianta de bază ecranele E1 E2 sunt legate icircn serie şi apoi puse icircn

parale

cele patru ecrane sunt icircnseriate prin deschiderea

V1 V3

V5

V4

2

1 V2

E4

E3

E2

E1

le focarului V1hellipV5 - ventile de separaţie 1 - racoalimentare 2 - racord ieşire apă fierbinte

Icircnl cu ecranele E3 E4 (care la racircndul lor sunt icircnseriate icircntre ele) Acest

mod de funcţionare se realizează deschizacircnd vanele V2 - V4 respectiv V1-V5 şi icircnchizacircnd vana V3 (traseul parcurs de apa ce se icircncălzeşte este figurat prin săgeţile punctate)

Icircn regim de vacircrf

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

vanelo

coperirea sarcinilor de vacircrf e

ă este redusă depinzacircnd de regimul

ompe speciale de alimentare rolul lor fiind preluat de pompele de

osibilitatea de a funcţiona icircntr-o plajă largă de valori ale sarcinii

lui la

icircn

ment unui CAF şi al unui utilizarea lor este de

(vezi fig 226) bull funcţionarea poate avea loc icircn regim de baz ra apei de

r V2 V3 V5 şi icircnchiderea vanelorV1 şi V4 Traseul parcurs de apă va fi cel indicat prin săgeţile trasate cu linie continuă

Cazanele de tip CAF sunt folosite pentru ale dispunacircnd de un număr de caracteristici avantajoase icircn acest scop

bull nu au preicircncălzitoare de aer şi nici ventilatoare de gaze arse evacuareaacestora făcacircndu-se prin tiraj natural bull rezistenţa hidraulică pe partea de apde funcţionare 29 mmH2O icircn regimul de bază şi cca 14 mH2O pentru cel de vacircrf bull nu au preţea bull au ptermice (de la 15 la 100) reglajul făcacircndu-se prin modificarea numărului de arzătoare icircn funcţiune Icircn exploatare aceste cazane este recomandabil să

lucreze cu un debit constant de apă de alimentare debitul de căldură putacircnd fi modificat prin reducerea numărului de arzătoare aflate icircn funcţiune bull curba randamentuaceste cazane are o alură favorabilă ea avacircnd valori ridicate şi la sarcini parţiale Cum aceste regim de vacircrf adică la

sarcini parţiale Fig 226 Randa

η[] 100 80 60 40 20 0

02 04 06 08 1 DDn

CAF

Cazan deabur

cazane funcţionează icircn majoritatea timpului

preferat cazan de abur funcţie de icircncărcarea relativă DDn cazanelor de

abur echivalente

ă dacă temperatu

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

alimentare la intrarea icircn cazan nu scade sub 700C pentru gaze naturale drept combustibil Icircn regimurile icircn care apa din reţeaua de retur are temperaturi mai reduse este necesară recircularea unei părţi din debitul de apă al cazanului astfel icircncacirct temperatura apei la intrare să fie adusă la valoarea cerută Cazanele nu pot funcţiona bloc cu turbina şi cazanul de abur

o gamă foarte largă de debite min

a şi dimensionarea CAF - lor folosite icircn centralele termice se

t de consumatorii de căldură e

ţa icircn alimentarea cu căldură impusă de consumatori aracteristice

stibilului disponibil ulelor tehnico-economice ce stabilesc

232 Turbina cu aburi re turbina cu abur are rolul de a transforma

energi

deoarece icircn anumite regimuri de funcţionare ar exista riscul ca debitul de funcţionare să scadă sub minimul tehnic CAF - urile se construiesc pentruno ale de la 1Gcalh pacircnă la 100Gcalh utilizacircnd practic orice tip de combustibil Alegereface ţinacircnd seame de următoarele aspecte bull natura şi parametrii agentului termic cerubull mărimea debitelor de căldură livrate şi regimurile caracteristice dconsum bull siguranbull debitele cerute de turbinele de termoficare şi regimurile lor cde funcţionare bull natura combu Alegerea se face pe baza calcvarianta optimă iar icircncărcarea lor se face urmărindu-se criteriul consumului minim de combustibil Cum de cele mai multe ori este vorba de consumatori industriali se pune problema instalării unor capacităţi de rezervă Mărimea acestora se stabileşte de la caz la caz pe baza analizei de avarie a cazanelor funcţie de structura sarcinii termice şi de instalarea sau nu a CAF- urilor Ţinacircnd cont de posibilitatea existenţei unui cazan icircn reparaţii planificate simultan cu unul icircn avarie rezultă că numărul de cazane instalate minim admis icircntr-o centrală este n = 3

Ca principiu de funcţionaa termică conţinută icircn abur icircn energie mecanică la arborele turbinei

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

energie care este cedată apoi generatorului electric Turbinele cu aburi folosite icircn centralele electrice sunt de o mare

divers

le cu abur sunt de regulă cuplate direct cu generatorul sincro

2321 Clasificarea turbinelor Turbin iverse criterii icircn mai multe

principiul de funcţionare avem - tu i

rului

- tu i

te e corpuri

- cu nri

inelor după principiul de funcţionare

itate ca tipuri şi puteri după scopul şi destinaţia lor respectiv de antrenare a generatoarelor electrice (producerea de energie electrică) sau de antrenare de consumatori de putere (pompe compresoare de mare putere etc)

Turbinen funcţionacircnd la turaţii de 3000 rpm sau 1500 rpm

ele cu abur se pot icircmpărţi după dcategorii

bull dupărb ne cu acţiune (fig 227a)

- turbine cu reacţiune (fig 227b)bull după modul de curgere a aburb ne axiale

- turbine radiale - turbine combina

bull după numărul d u singur corp

- cu mai multe corpuClasificarea turbTurbinele cu acţiune - sunt turbine la care destinderea aburului are

loc nurdul (1) de unde ajunge la

roata

ază faţă de carcasa turbinei prin labirinţii (8) Poziţia rotorului faţă de stator se stabileşte cu ajutorul lagărelor axiale (7) Aburul este evacuat prin racordul (6)

mai icircn ajutaje (adică icircn paletele statorice) Aburul provenit de la cazan intră prin racoCurtis (2) care are rol de uniformizare a debitului pe circumferinţa

turbinei Icircn continuare aburul este condus icircn ajutajele statorice (3) fixate pe diafragmele (4) unde are loc destinderea Urmează apoi atacarea cu viteză mare a paletelor rotorice pe la partea de sus a acestora

Paletele sunt fixate pe rotorul (5) care se etanşe

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Turbinele cu reacţiune ndash sunt turbine la care destinderea aburului are loc atacirct icircn ajutajele statorice cacirct şi icircn paletele rotorice Aceasta face ca numărul treptelor de destindere să fie practic dublu la turbina cu reacţiune ţă de

Fig 227 Schema de principiu a turbinei cu acţiune (a) şi cu reacţiune (b)

Curgerea aburului icircn turbină este icircn general paralelă cu axa de rotaţie e cu urgere perpendiculară pe axa de rotaţie dar folosite pentru puteri mai ici)

fa cea cu acţiune lungimea totală fiind aproximativ aceeaşi

1 3 4

5

2

8

6

8

7

7

de unde şi denumirea de turbine axiale (există şi turbine radialcm Turbine combinate ndash sunt turbine care au partea de icircnaltă presiune cu trepte cu acţiune şi partea de joasă presiune cu trepte cu reacţiune Turbina cu un singur corp se foloseşte la puteri mici (1 ndash 2 MW) la puteri

ai m

une) are astfel icircncacirct

(fig 228b) c ndash turbină divizată pe partea de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228c)

m ari de 10 ndash 15 MW trecacircndu-se la turbine cu mai multe corpuri Clasificarea turbinelor după numărul de corpuri a ndash turbina cu un singur corp (fig 228a) b ndash turbină cu două corpuri (de icircnaltă presiune şi de joasă presiamplasate pe aceeaşi axă şi parcurse de abur icircn sensuri contrsă se compenseze eforturile axiale icircn lagăre

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Fig 228 Amplasarea turbinelor pe o axă de putere

d ndash turbină divizată icircn 3 corpuri (IcircP MP şi JP) cu supraicircncălzire interm ă icircntre corpurile de icircnaltă şi medie presiune i cu divizarea orpului de joasă presiune icircn două fluxuri JP1 şi JP2 (fig 228d)

Fig mplasate pe o ingură axă de putere

ri (icircnaltă medie i joas

rmată din corpurile de icircnaltă putere şi medie putere are tur

are două

ediar şc

228 a b c d sunt scheme de turbine as

Pentru grupuri de mare putere se folosesc două axe de putere de puteri diferite ce pot fi la aceeaşi turaţie sau la turaţii diferite Icircn fig 229 se prezintă o turbină pe 2 axe de turaţie cu trei corpu

ş ă presiune) corpul de joasă presiune fiind divizat icircn 8 fluxuri Prima axă de putere fo

aţia de 3000 rpm iar a doua axă de putere ce are corpurile de joasă presiune are turaţie mai redusă de 1500 rpm Schemasupraicircncălziri intermediare şi este specifică turbinelor cu puteri de 800 ndash 1200MW

GJP1 JP2MP

d

IP

JP

b

IP

G

T

a

G G

JP1 JP2IP

c

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

IP

G1

SI1

Fig 229 Turbină pe două axe de putere

Fig 230 reprezintă un grup de mare putere cu media presiune

divizată icircn două fluxuri şi joasa presiune icircn opt fluxuri Corpul de icircnaltă presiune al turbinei joasă presiune sunt

prima axă de putere axă ce antrenează generatorul G1

Fig 230 Turbină pe două axe de putere

SI2

JP1

G2

3000 rpm

1500 rpm

MP

JP2 JP3 JP4 JP6 JP5

icircmpreună cu patru din fluxurile de amplasate pe

IP

MP1 MP2

G1

JP3 JP4JP1 JP2

G2

JP7 JP8JP5 JP6

SI1

SI2

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Corpurile de medie presiune icircmpreună cu celelalte fluxuri de joasă presiune sunt amplasate pe a doua axă de putere pe care este montat şi generatorul G2 Ambele axe de putere au turaţie ridicată - 3000 rpm Schema este prevăzută cu două tr supraicircnc ire ntermediară respectiv SI1 şi SI2

2322 Mărimi specifice turbinelor cu abur Pentru a putea com a icircntre ele diferitele turbine se introduc

diverse m m dau dependenţa icircntre parametrii cei m i importanţi Principalele mărimi specifice turbinelor cu abur sunt a Consumul specific de abur - d

Consumul specific de abur reprezintă debitul de abur necesar producerii unităţii de putere (1MW)

epte de ălz i

parări i ce a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd (27)

n

neşte ca fiind debitul de abur necesar producerii unităţii de putere atunci cacircnd turbina furnizează puterea nominală

unde D ndash debitul total de abur al turbinei P ndash puterea totală produsă

b Consumul specific nominal de abur - dAcesta se defi

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=kWhkg

PDd

n

nn (28)

unde D ndash debitul nominal produs n

P ndash puterea nominală produn

sumul specific de căldură El reprezintă debitul de căldură

să c Con

necesar producerii unităţii de putere

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡sdot=sdot=

sdot==

kWhkcal hd)i-(id

P)i-(iD

PQq r21

21 (29)

unde a icircn turbină

i entalpia aburului la intrare1

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Caracteristica consumului specific de abur funcţie de icircncărcare Pentru stabilirea ecuaţiei acestei caraconsideră cazul unei turbine cu condensaţie pură (fără prize) Debitul de

ma funcţie de putere cu relaţia

i2 - entalpia aburului la ieşirea turbinei hr ndash căderea reală de entalpie icircn turbină d

cteristici şi pentru trasarea ei se

abur al acestei turbine se poate expri

xD

rh

D += (210)P860 sdot

nde D - debitul turbinei de abur P ndash puterea turbinei hr - căderea de entalpie icircn turbină

al turbinei de abur debit

inal adică

putere eci ecuaţia respectivă se va reprezenta ca o dreaptă icircn sistemul de

coordonate D = f(P) vezi fig 231

Fig 231 Caracteristica

u

Dx - reprezintă debitul de mers icircn golnecesar pentru acoperirea pierderilor mecanice acest debit este aproximativ constant şi se poate exprima ca o fracţiune x din debitul nom

Dx = xsdotDn unde x asymp10 (211)

Din relaţia 210 se observă că debitul este dependent liniar ded

P

D

Dn

D

x

P0

a

P

e

c

b

D

u

d

D

debit - putere P

Pn

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Du = D ndash Dx (212) unde Du este debitul util la puterea P

Pentru a stabili expresia caracteristicii consumului specific se scrie asemănarea triunghiurilor ∆ abc sim ∆ ade

Rezultă de aici egalitatea rapoartelor

Icircn reprezentarea grafică s-a notat cu

n

xnu

PDD

PD

sau aded

abbc minus

== (213)

sau

n

xnx DDDD PPminus

=minus (214)

şi ţinacircnd cont de relaţia (211) rezultă

n

nn )x1(DDxD PP

minussdot=

sdotminus (215)

Ţinacircnd cont de relaţiile (27) şi (28) rezultă

)x1(dPPDx -d nn =sdotsdot

P nn

minussdot (216)

ă se notează cu f icircncărcarea relativă a turbinei nP

Pf = Dac şi dacă se

consideră constante mărimile

şi β = xsdotdn (217)

atunci relaţia (214) devine

α = (1+x) dn

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

f d β

sdot+α=

e reprezentată icircn fig 32

Din analiza acestui grafic rezultă că la icircncărcări mici (f mic) variaţia consumului specific de abur pentru o anumită varia 1

ult mai mare decacirct variaţia consumului specific icircn cazul cacircnd variaţiile de icircncărcare au loc icircn apropierea sarcinii nominale (f = 1) adică

rArr ∆d1 gtgt ∆d2 (219)

Fig 232 Caracteristica debit specific ndash icircncărcare specifică

2323 Notarea turbinelor Aceasta se face prin notaţii tip conform cu tabelul de mai jos

(exemplu - turbina DSL 50) c a f d b

(218)

ceea ce reprezintă ecuaţia unei hiperbole echilater2

ţie a sarcinii ( ∆f ) este m

pentru ∆f1= ∆f2

D - - SL 50 unde a ndash tipul turbinei C = condensaţie

1 P = Pn

f

d

∆d1

∆d2

∆f1 ∆f2

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

K = contrapresiune b puterea = MW c parametri abur intrare A ndash 34 bar 435 0C C ndash 88 bar 535 0C E ndash 162 bar 535 0C d parame L ndash 12 ndash 25 bar R ndash 6 ndash 8 bar T ndash 15 ndash 17 bar U ndash 18 ndash 21 bar f Numărul de supraicircncălziri 1 sau 2 232Puterea unei turbine se poate determina din expresia bilanţului termic

genera

singur corp şi fără prize (vezi fig 233) avacircnd la intrare entalpia i1 la ieşire entalpia aburului i2 şi producacircnd la borne puterea P cu un randament de

are a energiei termice icircn energie mecanică η Dacă se notează cu D1 debitul de abur al turbinei atunci ecuaţia

ţ va fi Fig 23

220) relaţie icircn care 860 este un coeficient ce exprimă echivalentul kilowattului icircn kiloca aţie va rezulta puterea P la arborele turbinei

0C B ndash 63 bar 485 0C D ndash 127 bar 535 - 565

0C F ndash 182 bar 535 tri abur termoficare

P ndash 3 ndash 5 bar S ndash 11ndash 13 bar

4 Expresia puterii mecanice

l pe turbină Fie o turbină cu condensaţie cu un

D i1

transform

de bilan3 Turbină cu condensaţie

D1sdot(i1 - i2) sdotη = 860sdotP (

lorii Din această ecu

i2

G

T

K

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

860

)21

(i1

D ηsdotsdot iP

minus= (221)

medie şi joasă presiune) şi este dotată

de abur pentru serviciile inte

diverşilor consumatori Se impu

de abur al une rbine cu conden

2325 Expre debituluExpresia debitul total d

priză se determină din relaţia de bilan

Icircn situaţii reale turbina are mai multe corpuri (de regulă icircnaltă

cu prize pe la care se extrag debite

rne ale centralei şi pentru alimentarea

ne deci mai icircntacirci determinarea debitului

saţie şi prize

i total de abur e abur al unei turbine cu condensaţie şi

ţ termic (220)

i tu

siaui

ηsdotminussdot

=1D)2i1(iP860 (222)

unde D1 este debitul deondensaţie pură

condensaţie şi priză (fig 234) se sată pe

corpul turbinei prin care se extrage debitul Dp de entalpie ip Ppierde cantitatea de căldură Dpsdot(ip - i ) pierdere care va conduce şi

pensarea acestei pierderi se introduce la intrarea icircn turbină un debit suplimentar de abur ∆D care destinzacircndu-se integral icircn

abur de la intrarea turbinei considerată iniţial cu c

Icircn cazul real al unei turbine cu

consideră o priză ampla

rin extragerea Dp turbina va

2

la scăderea puterii P a turbinei P fiind considerată pentru turbina fără priză

Fig 234 Turbină cu condensaţie şi priză

∆D D1 i1

Dp ip i2

G

T

K

Pentru com

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

turbin

Dpsdot(ip - i2) = ∆Dsdot(i1 - i2) rArr

ă (icircntre i1 şi i2) compensează pierderea de căldură determinată de prezenţa prizei

pp21 ii minus2p

p DyDD sdot=ii minus

=∆ (223)

Mărimea yp se numeşte coeficie

nt de priză (sau coeficient de

a de calcul neutilizare a energiei termice) şi are relaţi

2i1i2iminuspi

pyminus

=

Debitul total de abur al turbinei

putere P i turbina fără priză va fi atun

D =

unde D1 reprezintă debitul de condensaţi

(224)

cu priză care ar produce aceeaşi

ci

D

ca ş

1 + ∆D

(225)

e al turbinei

ηsdotsdot

=rh1

Dacă turbina are mai multe prize (n) se determină coeficienţii de

priză y

P860D (226)

oate prizele turbinei apoi se scrie relaţia debitului D icircn care

ebitele Dpi se vor icircnlocui cu produse de forma [ai]sdotD unde [ai] reprezintă

debit

ată la bornele generatorului atunci randamentul η va avea cele două

compo

Debitul total de abur al turbinei va fi

pi pentru t

d

ele specifice de abur la prizele turbinei Icircn plus dacă puterea este

exprim

nente (ηm - randamentul mecanic al turbinei şi ηg ndash randamentul

electric al generatorului cuplat cu turbina)

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

sum sdot+ηsdotηsdot

sdot=

n

iDy

gmrhP860

D (227) =1 pipi

Icircn această relaţie se notează cu

hr - căderea reală de entalpie icircn turbină (este suma căderilor reale de

entalpie

pe corpurile turbinei)

- P - puterea totală a grupului icircn MW

-

sum=n

=hh (228)

1irir

- ηm ηg - randamentul mecanic al turbinei respectiv al generatorului

- ypi - coeficientul prizei i

- Dpi - debitul la priza i

Puterea totală a grupului se va exprima pornind de la relaţia 214 astfel

( ) ( )⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

sdotminus

sdotminus+minusη=⎥⎦⎢⎣ =

21m1j

pjpj1k21⎤⎡ minus+minusη= sum

niiD)ii(DiiP

sum=

k21

n

1jpjpj1

km D)ii(

D)ii(1D (229)

unde 1 - entalpia aburului la intrarea icircn turbină i2 - entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk - debitul de abur ce se destinde integral icircn turbină şi se regăseşte

ieşirea acesteia e icircn turbină

(max12) de la care se extrag anumite debite de abur ce sunt folosite fie icircn centra a consumatorilor externi

Aceste debite extrase de la priză deci din punct de vedere strict al producţiei de energie electrică prezenţa

tere

i

la(i1 - i2) ndash căderea reală de entalpiipj ndashentalpia aburului la priza ldquojrdquo Dpj ndash debitul de abur extras de la presa ldquojrdquo Toate turbinele sunt construite cu un anumit număr de prize

lă fie pentru alimentarenu se destind integral icircn turbină

prizelor are efecte negative Pentru ca o turbină să producă aceeaşi pu

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

electrică ca şi icircn cazul unei turbine fără prize este necesar să se admită un rare debit de abur mai mare la int

Dacă notăm cu β expresia

k21

n

1jpjpj1

D)ii(

D)ii(

sdotminus

sdotminus=β

sum= (230)

ţia

(232)

ere avacircnd aceeaşi param

itul de abur al turbinei este limitat de secţiu nea turbinei la ultima treaptă de palete

şi de asemenea dacă notăm cu DC expresia

DC = (1 + β) Dk (231) atunci rezultă pentru puterea dată de o turbină (P) rela

P = ηm(i1-i2)(1+ β)Dk

Mărimea Dc se numeşte debit de condensaţie şi reprezintă debitul unei turbine fără prize care ar produce aceeaşi put

etri ai aburului la intrare şi la ieşire ca şi turbina reală cu prize Puterea depinde de căderea reală de entalpie şi de debitul de abur

Pentru că această cădere de entalpie nu poate fi mărită oricacirct icircn principal creşterea puterii se realizează pe seama creşterii debitului de apă

Pe de altă parte icircnsă debnea de ieşire adică de secţiu

vSwD ee

ksdot

= (

irea din turbină (ms) cu valori subsonice

v ndash volumul specific al aburului (m3

şirea din tu2

e

233)

unde we ndash viteza aburului la ieş

s de 240-280 mkg) funcţie de presiunea

rbină (cong004 - 01 ata ltlt presiunea atmosferică) aburului la ieSe ndash secţiunea de ieşire a turbinei (m )

La racircndul ei S depinde de lungimea paletelor treptei finale

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

lungimea paletelor depinde de rezistenţa materialului din care sunt făcute deoarece paletele sunt suxul de rotaţie datorită forţelor centrifuge Pentru o turaţie de 3000 rotmin

lungim

Trasarea diagramei se face pornind de la expresia generală a debitului de abur scrisă sub forma 235

puse la eforturi mari pe direcţie perpendiculară pe a

ea maximă a paletelor este de 1050-1100 mm cu Se = 8 - 85 m2 Pentru o turaţie de 1500 rotmin lungimea maximă a paletelor este de 1400-1600 mm şi Se = 18 - 20 m2

Icircn cazul puterilor foarte mari apare necesitatea divizării ultimelor trepte ale turbinei icircn mai multe fluxuri parcurse icircn paralel

2326 Diagrama regimurilor de funcţionare pentru o turbină cu condensaţie şi priză

ppxr

DyDh

P860D sdot++sdot

= (234)

e trasează dreapta (ab) conform relaţiei (235) dreaptă ce coresp

Mai icircntacirci sunde regimului de condensaţie pură (vezi fig 235)

xDP860D +rhsdot

= (235)

Ecuaţia acestei drepte are forma generală D = k1 P + k2

Paralelele la (ab) vor avea ecuaţia de forma

D = k1 P + k2 + yp Dp (236)

Se trasează apoi dreapta (cd) care corespunde regimului de contrapresiune pură cacircnd Dp = D şi Dk = 0

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

PjpPip

d e

D

Fig 235 Diagrama debit - putere

xr

Dh

P860D +sdot

= (237)

care este de forma D = krsquo1 P + k2

Analizacircnd mărimea celor două căderi de entalpie pe turbină hrsquor şi

hrdate de relaţia (238) hrsquo

r = i1 ndash ip lt hr = i1 ndash i2 (238) rezultă

k1rsquo gt k1 (239)

şi deci panta (cd) gt panta (ab) Icircn final se trasează dreptele care icircnchid diagrama respectiv (de) ndash

dreapta corespunzătoare debitului nominal şi (eb) ndash dreapta corespunzătoare puterii nominale

Conform acestei reprezentări se pot preciza două moduri de scriere a puterii produse de turbină

P = Pip + Pjp = = Ppr + Pcond (240) unde

Dp Dkb

c

a O PP

D

Dn

Pip Pjp

PconPpr

D

P

A

Pcond

Ppr

D

Dp Dk

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Pip ndash puterea pe partea de icircnaltă presiune jp ndash puterea pe partea de joasă presiune

Ppr ndash puterea pe pr cond- puterea icircn condensaţie

bull pentru icircmpărţirea icircn joasă şi icircnaltă presiune corespunde relaţia (241) respectiv reprezentarea grafică din fig 236

Fig 236 Reprezentarea bdquoicircn trepte de presiunerdquo a turbinei

Piză

P

i

[ ])i)(iD - -D-D( )i)(iD-D()i(iD86

P 2pnpnp12pp1p11p1gm minus++minus+minus

ηsdotη= (241)

bull pentru icircmpărţirea icircn parte de condensaţie şi parte de priză corespunde

ntarea grafică din fig 237

0

relaţia (242) respectiv repreze

[ ]p2D)1pi1(i1pDgm

+minusηη

)2i1(ik D)pni-1(ipnD )2pi1(i860

P minus+++minus= (242)

Fig 237 Reprezentarea turbinei corespunzător relaţiei (229)

2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - D

D i1

Dp1 Dp2 Dp3 Dpn pn

D i1

i2Dp1

Dp2

Dk = D ndash Dp1 ndashDp2 - - DpnDpn

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

233 Instalaţia de condensare Instalaţia de condensare (fig 238) este formată din trei elemente

principale - condensatorul propriu-zis

pompele de condens bază (Pcb)

- instalaţia de ejectoare (Ej)

Condensarea aburului destins icircn turbină are loc icircn condensatoare construite a aparate de schimb de

Fig 238 Instalaţia de condensare

schimbătoare de căldură de suprafaţă - răcite cu aer Condensatorul (K) are rolul de a aduce aburul icircn faza lichid

ondensare iar pompa de condensat(Pcb) preia condensul de la condensator şi icircEje nsator

2331 Condensatorul Soluţia cea mai frecvent aplicată icircn practică şi folosită icircn

exclusivitate icircn centralele electrice din ţara noastră este cea cu condensator de suprafaţă ră apă Cerinţele tot mai mari de apă de răcire şi lipsa tot mai accentuată a acesteia ridică problema răcirii cu aer Există icircn acest sens un sistem indirect Heller care condensează aburul cu ajutorul unui circuit icircnchis de apă de răcire iar aceasta se răceşte icircntr-un schimbător de căldură de aer

Icircn cele ce urmează se prezintă numai condensatoarele de suprafaţă răcite cu apă Constructiv acestea sunt realizate din ţevi drepte paralele şi orizontale fixate prin mandrinare

Cond turbinei şi

Pcb

(K) -

c căldură de amestec - răcite cu apă sau ca

ă prin c

l trimite mai departe la degazor prin preicircncălzitoarele de joasă presiune ctorul (Ej) este instalaţia care asigură vidul icircnaintat la conde

cit cu

icircntre două plăci tubulare ensatorul este plasat icircn schema termică la ieşirea

T

K

IRR C

SI

ik

ia

G

Ej

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

are icircn urul rezultat de la ieşirea acesteia Tot lapuncte ale circuitului apă-abur iar icircn timpu de pornire sau oprire a turbinei se aduce aburul de ocolire al t

Principial condensatorul este un schimbăto ură de suprafaţă c dura rezultată pri densarea urului fiin

Cele două fluide aburul pe de o parte şi ap pe de cealaltă parte circulă pe trasee separate şi nu se ameste

Icircn funcţionare condensatorul trebuie să icircndeplinească condiţiile bull să menţină un vid icircnaintat presiunea la conde

cuprinsă icircntre 004 şi 01 bar bull condensul rezultat la ieşirea condensatoru

respectiv acelaşi conţinut de gaze ca şi aburbull sub ă fie icircn li

Prin subrăcire se icircnţelege răcirea sub temperatura de saturaţie regulă se admite o

subrăc

k) = Dk(ia ndash tk) (243)

resiunii din condensator

principal rolul de a condensa ab condensator se mai aduc o serie de condensuri secundare din diverse

l proceselorurbinei

r de căldăl n con ab d preluată de apa de răcire

a de răcire că

nsator fiind de regulă

lui să aibă aceleaşi calităţi ul primit la intrare

răcirea condensatului la ieşire s mitele admisibile

corespunzătoare presiunii din condensator De ire uşoară pentru ca apa să nu fiarbă la intrarea icircn pompa de condens

bază Cantitatea de căldură cedată icircn condensator de aburul care se răceşte

este

Qc = Dk(ia ndash i

unde tk cong ik este temperatura respectiv entalpia condensului rezultat din abur

ia ndash este entalpia aburului la ieşirea din turbină Dk ndash debitul de abur ce ajunge la condensator Icircn cazul icircn care nu are loc subrăcirea condensatului tk cong tsat

corespunzător pCondensatorul este caracterizat prin multiplul de răcire

m = c

ă necesară pentru a condensa 1kg abur

k

DD (244)

definit ca fiind cantitatea de ap

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Valorile uzuale pentru multiplul de răcire sunt m = 70-85 la răcire icircn circuit deschis m = 40-60 la răcire icircn circuit icircnchis

Icircn ştuţul de aspiraţie al pompei se creează o depresiune şi dacă conde

intrare

ică i de

se la condensator Subrăcirea are efecte

conensatorul

este as

urul şi icircn perioadele de pornire ndash oprire a turbinei

Apa de răcire intră prin racordul (1) icircn camera de intrare (5) de unde ste distribuită ţevilor (3) Icircn aceste ţevi apa se icircncălzeşte pe seama căldurii

dezvoltate prin co) şi evacuată prin racordul (1rsquo) la turnurile de răcire

manta unde condensează şi este subrăcit după care prin racordul (2rsquo) este ev ens bază Pcb

rinare sau prin sudare la plă

e ce are drept scop realizarea şi menţin

nsul la ieşirea din condensator se află la temperatura de saturaţie (corespunzătoare presiunii din el) acesta ar putea să icircnceapă să fiarbă la

a icircn pompă deoarece aici presiunea este ceva mai mică şi corespunzător şi temperatura de saturaţie este mai m

Bulele de vapori care s-ar forma ar duce la apariţia fenomenulucavitaţie cu efecte nedorite asupra pompei Acesta este motivul pentru care

impune realizarea subrăciriinegative asupra randamentului termic deoarece implică creşterea

sumului de combustibil pentru icircncălzirea condensatului Pe lacircngă condensarea aburului din circuitul principal condtfel dimensionat icircncacirct să poată prelua şi o parte sau chiar tot aburul

din conducta de abur la declanşarea turbinei altfel acest abur s-ar pierde icircn aer prin supapele de siguranţă Condensatorul are de asemeni rolul de a răci ab

Schema unui condensator este prezentată icircn fig 239

endensarea aburului apoi este colectată icircn camera de ieşire

(6Aburul vine de la turbină prin racordul (2) trece prin spaţiul dintre

ţevi şi acuat condensul fiind preluat de pompa de condŢevile de răcire sunt fixate la capăt prin mandcile tubulare (7) Racordul (4) este folosit pentru cuplarea

condensatorului cu instalaţia de ejectoarerea vidului dorit la condensator

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

2

Fig 239 Schema unui condensator

Pentru a se reduce temperatura de condensare tc ţevile condensatorului trebuie să aibă un coeficient de schimb de căldură cacirct mai bun e

toare cu un singur drum e mari

sta La turbinele cu mai m x

f gal cu două

pri icircn mod independent pentru curăţare Icircn exploatare se pun două condiţii principale pentru condensator - etanşeitatea volumului de abur faţă de apa de răcire

le sunt construite din alamă au diametre interioare cuprinse obişnuit icircntre 18 şi 24 mm şi grosimea peretelui de 1-15 mm

Condensatoarele pot fi cu unul sau cu două drumuri de apă cele cu două drumuri de apă fiind soluţia cea mai uzuală la unităţile cu puteri pacircnă la 200 MW La maşinile foarte mari se folosesc condensa

de apă pentru ca să nu se ajungă la diametre exagerat dIcircntre turbină şi condensator şi icircn condensator aburul trebuie să aibă

o cădere minimă de presiune Din această cauză condensatoarele sunt instalate icircn imediata apropiere a corpului de joasă presiune a turbinei cu axul paralel cu axul turbinei sau perpendicular pe ace

ulte fluxuri se poate construi cacircte un condensator pentru fiecare flude abur sau un singur condensator comun pentru mai multe fluxuri Icircn cazul condensatoarelor longitudinale numărul lor poate i e

iar pentru a micşora icircnălţimea grupului unii constructori au folosit construcţia integrată cu condensatoarele laterale icircn raport cu turbina Pe partea de apă condensatoarele sunt de obicei divizate icircn două părţi icircn care circulaţia apei se poate o

1rsquo 1

56 3

7

2rsquo

4

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

- menţinerea suprafeţei interioare a ţevilor icircn stare curată pentru a avea o valoare ridicat a coeficientului de schimb de căldură

32 Instalaţia de ejectoare (sistemul de vid)

Icircn condensator există icircn mod teoretic vidul corespunzător presiunii de saturaţie a aburului la temperatura de condensare odată cu aburul icircn condensator pătrund şi gaze necondensabile Acestea sunt formate din aer provenit din neetanşeităţile circuitului apă-abur şi azot respectiv vapori de amoniac proveniţi ca efect al tratării chimice a apei din cazan Gazele se acumulează icircn zonele la termină creşterea presiunii prezenţa lor fiind nedorită Pentru menţinerea vidului icircn

ă

23

terale ale condensatorului şi de

condensator se foloseşte o instalaţie de extragere a gazelor Extragerea gazelor se face icircn următoarele moduri

- cu ejectoare cu abur icircn două sau trei trepte - cu ejectoare cu apă - cu pompe rotative de vid - cu pompe rotative de vid icircn serie cu un ejector cu abur De obicei se foloseşte un ejector cu abur cu o singură treaptă cu

debit mare dar care realizează numai un vid parţial (fig 240) Schema unei instalaţii de ejectoare cu abur cu o treaptă Funcţionarea unui ejector cu abur este următoarea prin ajutajul (1)

se introduce apă sau abur cu presiune ridicată capătul ajutajului este icircngustat ceea ce face ca viteza jetului la ieşire să crească şi corespunzător să se micşoreze presiunea statică deci icircn jurul jetului se formează o depresiune ce are ca efect aspiraţia gazelor din condensator prin conducta

iunea

condensarea aburului atacirct a celui primit de ejector cacirct şi a celui

(3) Aceasta trece apoi prin tubul difuzor - confuzor (2) la ieşirea căruia datorită secţiunii mărite viteza sa se micşorează şi corespunzător presiunea creşte devenind la un moment dat aproximativ egală cu presatmosferică

Ieşirea difuzorului se face icircn condensatorul ejectorului Kej unde se realizeazăantrenat din condensul principal

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Fig 240 Instalaţie de ejector cu o treaptă

Răcirea condensatorului ejectorului se realizează cu condensul

principal rezultat la ieşirea condensatorului prin cipal K Condensul secundar este returnat prin conducta (5) la condensator iar gazele sunt evacuate prin racordul (4) icircn atmosferă De regulă un simplu ejector poate realiza siune mai mică (

o depresiune maximă de 01 ata Pentru a realiza o deprevalorile obişnuite sunt 004 ndash 008) se folosesc instalaţii de ejectoare

icircn 2-3 trepte (vezi schema din fig 241) Schema unei instalaţii de ejectoare icircn două trepte

Fig 241 Instalaţ Funcţionarea schemei este urm

ie de ejector cu două trepte

ătoarea prima treaptă comunică direct cu condensatorul (K) iar treapta a II-a cu condensatorul primei trepte a

2

Ej

Kej 5

Pcb

K

3

1

4

T

Ej1

Kej15

Pcb

K

3

1

2

T

7

Ej2

Kej2 5rsquo8

3rsquo

1rsquo

2rsquo 4

6

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

ejectorului Condensurile secundare sunt returnate prin conductele (5) ndash(5rsquo) la condensatorul principal (K)

La pornirea turbinei cacircnd debitul de abur ce intră icircn condensatorul (K) este mic rezultă şi debitul de condens principal mic Pentru a se putea realiza răcirea condensatorului ejectorului se recurge la o schemă icircn circuit icircnchis icircn acest scop deschizacircndu-se ventilul (8) şi icircnchizacircndu-se (7)

Ca urmare condensul principal după ce răceşte condensatoarele ejectoarelor revine prin conducta (6) la condensatorul principal K Icircn momentul cacircnd debitul de abur la condensatorul principal devine suficient de mare se trece la schema icircn circuit deschis deschizacircndu-se ventilul (7) şi icircnchizacircndu-se (8) cond an

ondensul rezultat la ieşirea (K) se numeşte condens principal celelal

următoare a ejectorului ejectorul cu două trepte să se atingă presiunea absolută de 0035 - 004 bar Aburul de antrenare trebuie să aibă o presiune de 6 - 12 bar

4 Degazorul Degazoarele sunt aparate destinate eliminării din apa de alimentare sau de adaos a gazelor agresive ca oxigenul şi bioxidul de carbon care pot produce coroziunea părţilor metalice componente ale instalaţiei Degazarea poate fi bull degazare termică

bull la rece sub vid bull la presiune atmosferică bull

ensul continuacircndu-şi drumul spre cazCte numindu-se condensuri secundare

Raportul de comprimare al ejectorului este n = prdquopc (245)

Presiunea minimă realizabilă cu un ejector cu abur cu o singură

treaptă este de 010 bar Icircn cazul ejectorului cu mai multe trepte aerul din primul condensator este aspirat de treapta

Raportul de compresie mai redus permite ca icircn

23

sub presiune (de regulă de ordinul 4 - 8 bar) bull degazare chimică

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

Degazarea termică are loc prin icircncălzire datorită reducerii

solubilităţii gazelor odată cu ridicarea temperaturii lichidului

care

icircn ace

Există mai multe dega

amplasarea sitelor numărul lor şi modul de introducere a aburului

Solubilitatea gazelor icircn apă este funcţie de presiune şi temperatură

Ea scade odată cu creşterea temperaturii pentru o presiune constantă şi

atinge valoarea zero la punctul de fierbere icircncălzirea se face cu abur

st caz se amestecă cu apa Pentru a se realiza un amestec cacirct mai bun

şi o icircncălzire uniformă este necesară divizarea curentului de apă icircn şuviţe

foarte fine sau pulverizarea fină a acestuia Din acest punct de vedere

degazoarele pot fi

bull degazoare cu site şi şuviţe

bull degazoare cu cameră de pulverizare

Degazoare cu site şi şuviţe

zoare de acest fel care se deosebesc prin

Apă deadaos

Condensatde la PJP

Abur icircncălzire dela priza turbinei

La preicircncălzPIP

2

5

1

6

3

PA

Evacuare gazedegazate

Taler (7)

4

8

Fig 242 Schema degazorului cu site şi şuviţe de abur 3 - regulator de presiune 4 - regulator de nivel 5 -

ven a adaos 7 ndash taler distribuitor 8 ndash conductă barbotare abur cu duz

format dintr-o coloană cilindrică verticală (dom)

1 - rezervor 2 - domtil bur 6 - ventil apă e

Aparatul este

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine

situată

are (2) fiind

distrib

ăldura conţinută icircn amestecul abur-gaze poate fi cedată

apei d tor de căldură de suprafaţă numit

răcitor tată la partea inferioară a

n rezervor (1) Pentru a se evita redizolvarea

gazelo

Degazorul este realizat din oţel inox pentru a evita acţiunea agresivă

a oxigenului şi bioxidului de carbon

Degazarea se poate face la presiune constantă sau alunecătoare

Degazarea chimică Se foloseşte ca o treaptă suplimentară de degazare de regulă la presiuni mai mari de 100 ata Ea constă icircn reducerea controlată a oxigenului din apă cu ajutorul unor substanţe puternic reducătoare cum ar fi sulfitul de sodiu Na2SO3 sau hidrazina N2H4

Hidrazina nu introduce icircn apă substanţe minerale solubile reacţia sa cu oxigenul eliberacircnd azot şi apă

N2H4 + O2 rarr 2 H2O + N2 (246)

rt pentru părţile metalice aburul şi condensatul rezultate vor fi uşor toxice deci nu vor putea fi utilizate icircn termoficare

deasupra rezervorului de apă de alimentare (fig 242)

Apa este introdusă printr-o conductă icircn domul de degaz

uită icircn talerele găurite (7) din care apoi apa se scurge sub forma unor

şuviţe din taler icircn taler Icircn contracurent cu apa circulă aburul care este

introdus pe la baza domului de degazare Cu căldura primită de la abur apa

ajunge la temperatura de saturaţie gazele ce o părăsesc fiind evacuate pe la

partea superioară a coloanei de degazare odată cu aceste gaze părăseşte

coloana de degazare şi o mică cantitate de abur

O parte din c

e alimentare icircntr-un schimbă

de eşapări Apa degazată este colec

coloanei de degazare icircntr-u

r apa din rezervor se menţine la temperatura de saturaţie prin

injectarea de abur (conducta 8 cu duze)

Reacţia este puternic influenţată de temperatură iar azotul rezultat este ine