Manual Echipamente Termice

7/23/2019 Manual Echipamente Termice

1/250


2/250

BLACK SEA SUPPLIERS

Str. Interioar`, 2 Constan\a

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

www.blackseasuppliers.ro


3/250

3

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

CU ECHIPAMENTE }I MATERIALE BLACK SEA- cuprins -

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

1.1. Schimbul de caldur` [ntre om ]i mediul [nconjur`tor ................................. 71.2. Parametrii confortului termic ......................................................................... 81.2.1. Temperatura aerului din interior 81.2.2. Temperatura suprafe\elor [nconjuratoare (temperatura medie

radianat`) 101.2.3. Temperatura senzorial` ]i temperatura de confort 111.2.4. Umiditatea relativ` a aerului interior 121.2.5. Viteza de mi]care a aerului interior numarul orar de schimburi

de aer 131.2.6. Al\i factori care influen\eaz` confortul 13

1.3. Condensarea vaporilor de ap` [n pere\i ........................................................ 15

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

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

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

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

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

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

2.2.3. Arz`toare de combustibil lichid 43

2.2.3.1. Arz`toare pentru combustibil M. 432.2.3.2. Arz`toare pentru combustibil C.L.U. 512.2.3.3. Arz`toare pentru combustibil p`cur` 52

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

2.3. Cazane ............................................................................................................... 59

2.3.1. Cazane [n minicentrale termice 60

2.3.2. Cazane mici in centrale termice de [nc`lzire 652.3.3. Tipuri constructive de cazane 71

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


4/250

Echipamente termice4

2.3.4.1. Cazane cu volum mare de ap` pentru combustibil

gazos sau lichid 712.3.4.2. Cazane cu volum mare de ap` pentru combustibil solid 782.3.4.3. Cazane cu volum mic de ap` pentru combustibil

gazos sau lichid 792.3.4.4. Cazane cu condensa\ie 852.3.4.5. Pompa de vapori de ap` - (P.V.A.) 88

2.3.4.6. Reguli de montare a cazanelor mici [n centrale 902.3.5. Cazane de abur pentru centrale industriale mici 912.3.6. Cazane cu fluid diatermic pentru centrale industriale 93

2.4. Pompe de circula\ie ......................................................................................... 972.4.1. Alegerea pompelor de circula\ie 98

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

2.6.1. Co] metalic simplu izolat la exterior 107

2.6.2. Co] ceramic simplu 1092.6.3. Co] ceramic cu aerisire 1102.6.4. Co] ceramic cu aspira\ie periferic` de aer 1112.6.5. Calculul tirajului pentru co]urile simple 113

2.6.5.1. Calculul tirajului brut 1132.6.5.2. Calculul tirajului net 115

2.6.6. Apari\ia condens`rii [n co] 119

3. CENTRALE TERMICE ............................................................................................. 1213.1. Racordarea minicentralelor ............................................................................ 1213.2. Centrale termice din module (cazan ]i boiler) .............................................. 1223.3. Centrale termice cu componente discrete .................................................... 1243.4. Tipuri reprezentative de scheme func\ionale de centrale termice .............. 1283.5. Automatizarea centralelor termice ................................................................. 134

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

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

4.1. Schimburi de c`ldur` ...................................................................................... 139

4.2. Schimburi de mas` .......................................................................................... 1464.3. Alegerea ]i dimensionarea corpurilor de [nc`lzire ....................................... 151

5. CALCULUL NECESARULUI DE CALDURA PENTRU PREPARAREA

APEI CALDE CONSUM (A.C.C.) .............................................................................. 1575.1. Considera\ii generale necesarul de c`ldur` .............................................. 1575.2. Debitul de calcul pentru a.c.c. la instala\iile mari ......................................... 1585.3. Debitul de calcul pentru a.c.c. la instala\iile mici ......................................... 1625.4. Stabilirea necesarului de c`ldur` instalat pentru prepararea a.c.c. .......... 162

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

cu acumulare 164


5/250

5

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

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

6.2.1. Tuburi radiante de temperatur` ridicat` 177

6.2.2. Panouri radiante cu arz toare ceramice 1816.2.3. Tuburi radiante de temperatura redus` 183

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

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

6.3.3. Posibilit`\i de preparare a apei calde utiliz@nd energia solar` 1916.3.4. Determinarea volumului de acumulare ]i a suprafe\ei de captare

pentru prepararea apei calde de consum 1956.3.5. Exemplu de calcul nr.1 1966.3.6. Considerente tehnico-economice [n dimensionarea instala\iilor

solare 1976.3.7. Exemplu de calcul nr. 2 198

7. CHESTIONARE PENTRU OFERTARE .................................................................. 2017.1. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru

culegerea de date n vederea alegerii unui arz`tor ....................................... 2017.1.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea alegerii

unui arz`tor 2037.2. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru

culegerea de date n vederea alegerii unui cazan .......................................... 2057.2.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea alegerii

unui cazan 2077.3. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru

culegerea de date n vederea alegerii unui sistem de pompare .................. 2097.3.1. Chestionar pentru ob\inerea de date [n vederea ofert`rii

unui sistem de pompare 2117.4. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru

culegerea de date n vederea stabilirii solu\iei de central` termic` ............ 2127.4.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea stabilirii

solu\iei de central` termic` 2157.5. Metodologie de completare ]i utilizare a chestionarului pentru

culegerea de date n vederea ofert`rii elementelor ce alc`tuiescinstala\ia interioar` de nc`lzire ...................................................................... 2197.5.1. Chestionar pentru culegerea de date [n vederea

ofert`rii elementelor instala\iei de [nc`lzire 221

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

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


6/250


7/250

7

1. Confortul termic in cl`diri

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

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

important`, o de\ine confortul termic.

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

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

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

Cercet`rile experimentale n domeniu au eviden\iat faptul c` valorile c`ldurii interne (Qint.

) produse orar, nfunc\ie de activitatea desf`]urat`, oscileaz` aproximativ cu valorile din tabelul 1.

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

C`ldura intern` produs` (Qint.

) n func\ie de activitatea desf`]urat` de om Tabelul 1

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

1 Culcat n pat 60 80

2 Stnd pe scaun 70 90

3 Stnd n picioare 80 110

4 Mergnd ncet (3 km/h) 150 200

5 Mergnd repede (8 km/h) 200 400

6 Vnz`tor (stnd) 150

7 Stnd ]i lucrnd u]or 140

8 Stenodactilografe 140

9 T`ietor de lemne 450

10 Eforturi fizice foarte grele 400 600


8/250


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

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

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

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

Aceast` temperatur` intr` n calculul

transferului convectiv ]i radiant de la om c`tre mediulnconjur`tor.

1.2. Parametrii confortului termic

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

a) temperatura aerului interior (ta);b) temperatura medie a suprafe\elor nconjur`toare numit` ]i temperatura medie radiant` (t

ms);

c) umiditatea relativ` a aerului interior ();d) viteza aerului din nc`pere (w);

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

1.2.1. Temperatura aerului din interior

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

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

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

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

{n figura 3 se prezint` varia\iile pe vertical` ale temperaturii aerului (ta) ntr-o nc`pere de locuit, n cazul

diferitelor instala\ii de nc`lzire. {n abscis` sunt trecute temperaturile aerului ta

iar n ordonat` n`l\imea deasuprapardoselii.

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

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


9/250

9

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

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

{n figura 4 sunt prezentate izotermele, ntr-o sec\iune vertical` printr-o nc`pere de locuit, ce se ob\in n

cazul unei nc`lziri locale cu radiatoare alimentate cu ap` cald` (fig. 4-a) ]i n cazul unei nc`lziri prin radia\ie prinplafon (fig. 4-b).Figura 4

{n ambele cazuri se vede influen\a asupra reparti\iei temperaturilor aerului, ta, produs` de suprafe\ele

nc`lzitoare ct ]i de elementele constructive (fereastr`, u]`, perete exterior etc.) ale nc`perii.

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

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

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

a[oC]

1. Locuin\e

Camere de locuit ]i holuriBaie, du]uriBuc`t`riiSc`ri ]i coridoare exterioareSp`l`torii ì c`lc`torii

202218

10 - 1515

4.Cre]e si gr`dini\e

Camere de joac`DormitoareS`li de meseBì ]i du]uri

22202024

2. Institu\ii publice ]iadministrative

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

2016 - 1815 - 18

151522

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

2015 18

2218

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

1818 2015 18

22

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

2222 24

242524

5 16

Fig.3. Varia\ia pe vertical` a temperaturii aerului interior (ta) n cazul diferitelor sisteme denc`lzire ntr-o nc`pere de locuit (pe vericala centrului pardoselii)

a nc`lzire cu aer cald; b nc`lzire cu sobe de teracot`; c- nc`lzire central` cu ap` cald`;

d nc`lzire de plafon; e nc`lzire prin pardoseal`


10/250


11/250

11

1.2.3. Temperatura senzorial` ]i temperatura de confort

Din punctul de vedere al senza\iei de temperatur`, omul poate fi comparat cu o scal` termometric`deosebit`, al c`rei punct zero corespunde cu o anumit` temperatur` a mediului, la care se realizeaz` bilan\ultermic, f`r` suprasolicitarea sistemului termoregulator. Aceasta reprezint` a]a zisa temperatur` de confort (t

c).

Aceast` temperatur` este variabil` n timp ]i depinde de debitul de c`ldur` intern` ce trebuie evacuat, deci deactivitatea desf`]urat`.

Temperaturile situate pe scala uman` deasupra ]i sub punctul de zero (temperatura de confort

corespunz`toare activit`\ii desf`]urate) se numesc temperaturi senzoriale : calde, dac` suntdeasupra ]i reci dac` sunt sub punctul de zero al scalei termometrice umane.

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

{n figura 6 se prezint` varia\ia temperaturii de confort func\ie de intensitatea activit`\ii desf`]urate ncondi\ii particulare : viteza aerului sub 0,2 m/s, t

a= t

msiar umiditatea relativ` a aerului este men\inut` n

domeniul optim, 30 70 %.

De obicei temperatura de confort se poate exprima ca fiind:

tc

= (ta

+ tms

) / 2 (3)

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

tc

= 0,45 ta

+ 0,55 tms

(oC) (4)

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

a- t

mscuprinse n

tabelul 3.

Pe baza unor rezultate experimentale au fost stabilite unele rela\ii empirice pentru calculul temperaturilor

senzoriale, mai mult sau mai pu\in apropiate de realitate.{n 1907 Heyman ]i Reichenbach au dedus rela\ia :

tfr

= a + b ta

(oC) (5)

n care : tfr

este temperatura pielii masurat` pe frunte, n oC;

a 25,8 25 oC;

b 0,3 0,34.

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

tsp

= 0,52 ta

+ 0,48 tms

(oC) n cazul unui om dezbr`cat (6)

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

Fig.6. Varia\ia temperaturii de confort tc, func\ie de intensitatea

activit`\ii desf`]urate


12/250


13/250

13

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

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

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

- form`rii curen\ilor de convec\ie de-a lungul suprafe\elor interioare cnd exist` un ecart de temperatur`ntre temperatura aerului ]i temperatura suprafe\elor;

- instala\iilor de nc`lzire, r`cire, ventila\ie sau climatizare existente n nc pere;- caracteristicilor termice ale elementelor de construc\ie (neetan]eit`\ii, rezisten\` termic`, permeabilitateala aer etc.);

- vntului care contribuie la diferen\a de presiune ntre exterior ]i interior.

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

Num`rul orar de schimburi de aer "n", exprimat n num`rul volumelor nc`perii pe or` (vol. / h), cu aproxima\ie sunt :- pentru cl`diri de locuit n = 0,5 1;

- pentru cl`diri industriale n = 1 1,5;- pentru hale nalte, neetan]e, cu u]i deschise n = 2 3.

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

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

Corespunz tor confortului cerut rezult` ]i limite diferite pentru viteza de mi]care a aerului. Pentru conforttermic foarte ridicat corespunde in anotimpul friguros o vitez` de mi]care a aerului de ordinul 0,12 0,15 m/s ntimp ce pentru o nc`pere de produc\ie n care se desf`]oar` activit`\i fizice intense, viteze de 0,5 0,6 m/s. {nperioada cald` a anului (la temperaturi ale aerului exterior + 20 oC) viteza de mi]care a aerului are valori sim\itor maimari. {n urma cercet`rilor efectuate a rezultat o dependen\` optim` [ntre t

a]i w, care asigur` senza\ia de confort,

a]a cum este reprezentat n graficul din figura 8.

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

1.2.6. Al\i factori care influen\eaz` confortul

Confortul ntr-o nc`pere este influen\at ]i de al\i factori care de regul` nu sunt sesiza\i de c`tre to\i ocupan\iiacelei nc`peri.

1) Con\inutul de praf al aerului de obicei nu este sesizat de oameni. In perioda friguroas` ]i face sim\it`prezen\a n nc`perile nc`lzite cu corpuri statice cnd oamenii reclam` existen\a unui aer prea uscat. In nc`perileindustriale n care se lucreaz` cu substan\e pulverulente, prezen\a prafului este sesizat`, ]i trebuie ndep`rtat,

astfel nct concentra\ia acestuia s` nu dep`]easc` limitele prescrise prin norme.

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


14/250


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

Prezen\a oamenilor n nc`peri reprezint` n acela]i timp o surs` permanent` de bioxid de carbon. {nprocesul de respira\ie omul degaj` n medie 0,015 0,02 m3 CO

2/ h. Con\inutul de CO

2n aerul atmosferic este

de cca. 0,04 %. La un con\inut de CO2

n aerul nc`perilor de 0,10,15% (cca. 1000 1500 ppm) se poate vorbide aer viciat (indicele lui Pettenkofer).

Ac\iunea v`t`m`toare a CO2

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

Pentru a nu dep`]i concentra\ia maxim` de CO2

trebuie asigurat pentru fiecare persoan` un debit de aerde cca. 12 m3 / h, ceea ce nu se poate realiza numai prin ventilare natural`.

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

nfunc\ie de munca depus`.

M`sur`tori ale concentra\iei de CO2

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

De aceea prevederea unor sisteme de ventilare sau climatizare pot asigura condi\iile de confort ]i n ceeace prive]te concentra\ia de CO

2.

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

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

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

4) Iluminatul iluminarea mai bun` a nc`perilor creeaz` o senza\ie sporit` de confort. Desigur c` aceasta

este func\ie de felul activit`\ii ]i destina\ia nc`perii.

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

Nocivitatea Concentra\ia (aprox.)Oxid de carbon 0,01 % din volumNicotin` 5 mg / m3

Particule de praf 300.000 / dm3Nuclee de condensa\ie 5 109 / dm3

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

admisibil`.

1 aer expirat;2 nc`peri subterane;3 concentra\ia maxim` admisibil` n industrie;

4 con\inutul maxim pentru un birou5 indicele Pettenkofer;6 aer exterior


15/250

15

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

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

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

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

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

Se observ` chiar c` n nc`peri unde atmosfera este aparent permanent uscat` (n birouri, locuin\e etc.)c` zonele reci din dreptul stlpilor, buiandrugilor, col\urilor etc. ncep cu timpul s` fie acoperite cu praf. Acestlucru se explic` prin faptul c` praful este men\inut n suspensie datorit` agita\iei moleculare, cu att mai mare cuct temperatura este mai ridicat`. In apropierea suprafe\ei reci apare un dezechilibru ]i particulele de praf sunt

proiectate pe aceste suprafe\e. Acestea sunt de obicei mai umede ]i praful este fixat pe aceste suprafe\e reci.Cnd umiditatea este mai ridicat`, atunci apar ]i petele de mucegai care sunt foarte greu de cur`\at, r`mn vizibile]i n timpul verii ]i nc`perea trebuie zugr`vit` din nou. Desigur c` f`r` o remediere a pun\ilor reci, fenomenul serepet` ]i nc`perea trebuie rezugr`vit` dup` 1 2 ani.

Pun\ile termice nu se rezolv` prin materiale extraordinare ci prin proiectarea ra\ional` a elementuluide construc\ie, bazat` pe o bun` cunoa]tere a fenomenului fizic ]i a modului de func\ionare a sistemului determoficare proiectat. Din acest punct de vedere trebuie asigurat nc` de la proiectare c` temperatura minim` ndreptul pun\ilor termice nu scade sub temperatura de condens a aerului interior.

Proiectan\ii constructori au diverse solu\ii pentru efectele negative ale pun\ilor termice.

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

Condensul apare atunci cnd temperatura scade sub punctul de rou`, respectiv cnd presiunea vaporilor

de ap` din aer atinge presiunea de satura\ie.

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

cur`\atul pardoselelor etc.

Omul produce permanent vapori de ap` att prin respira\ie ct ]i prin evaporare la suprafa\a pielii (50 150

g/h func\ie de efortul fizic produs). O familie de 3 4 persoane poate produce 10 15 kg vapori de ap` zilnic.

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

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

- nc`peri foarte umede cu > 75 %;

Vaporii de ap` din aerul interior trec prin elementul de construc\ie spre exterior n timpul iernii, deoarece

presiunea vaporilor de ap` din aerul interior (pvi) este mult mai mare dect presiunea vaporilor de ap` din aerul

exterior (pve

).

{n grosimea peretelui temperatura sc`znd de la interior c`tre exterior, se poate ajunge la situa\ia n carevaporii de ap` s` condenseze dac` se ajunge la presiunea de satura\ie p

sa acestora (figura 10 b).

Rezisten\a fa\` de trecerea vaporilor printr-un element de construc\ie, denumit` rezisten\` la permeabilitatea

la vapori Rv, este direct propor\ional` cu grosimea elementului ]i invers propor\ional` cu coeficientul depermeabilitate la vapori , specific fiec`rui element de construc\ie Rv

= / (m2 h bar / g).


16/250


Evitarea apari\iei condensului se poate face prin mai multe metode :a) M`rirea rezisten\ei termice (R

t) a fiec`rui element ce delimiteaz` exteriorul astfel nct

k = 1 / Rt

i(t

i- t

)/(t

i- t

e) (11)

n care :k este coeficientul global de transfer de c`ldur` al elementului de construc\ie considerat (W/m2 K sau

kcal/m2

ho

C);i coeficientul de transfer superficial de c`ldur` la interiorul suprafe\ei (W/m2 K sau kcal/m2 h oC);

ti, t

e temperatura aerului interior respectiv exterior n oC;

t temperatura punctului de rou` corespunz`toare st`rii aerului interior (n diagrama i-x se afl` la intersec\ia

x = ct. ]i = 100 %).

Rezisten\a fa\` de trecerea vaporilor printr-un element de construc\ie, denumit` rezisten\` la permeabilitateala vapori R

v, este direct propor\ional` cu grosimea elementului ]i invers propor\ional` cu coeficientul de

permeabilitate la vapori , specific fiec`rui element de construc\ie Rv

= / (m2 h bar / g).

Graficele din figura 11 a ]i -b ntocmite pentru dou` valori isunt valabile pentru temperaturi ale aerului

interior cuprinse ntre + 10 oC ]i + 25 oC. Graficul din figura 11-a se folose]te pentru pere\i exteriori verticali ]iorizontali la trecerea c`ldurii de jos n sus, iar graficul din figura 11-b pentru plan]ee casetate la trecerea c`ldurii

de jos n sus sau pentru plan]ee cu trecerea c`ldurii de sus n jos ]i pentru col\urile nc`perilor.Pentru realizarea acestor rezisten\e termice se amplaseaz` straturi termoizolante pe pere\ii exteriori, fie la

exterior fie la interior.

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

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

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

Fig. 10. Varia\ia temperaturii ]i a presiunilorpar\iale ]i de satura\ie [ntr-unelement de construc\ie monostrat

a - nu se produce condensare

b - se produce condensare

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


17/250

17

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

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

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

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

eliminnd totodat` ]i posibilitatea de condensare a vaporilor.

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

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


18/250


19/250

19

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

2.1. Combustibili

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

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

2.1.1. Propriet`\ile fizico-chimice ale combustibililor

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

Combustibili gazo]i

Combustibilii gazo]i defini\i de STAS 3371 sunt combustibili naturali de z`c`mnt, con\innd metan peste

95% , amestecat ntr-o propor\ie mic` cu gaze de sond`, ]i gaze de rafin`rie (din care s-au extras hidrocarburilede tip propan si butan).

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

Da

= Va

B [m3N

/s]

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

Npe 1 m3

Nde combustibil),

B - debitul de combustibil gazos [m3N

/s].

{n cazul general, combustibilul gazos poate avea n compozi\ie urm`toarele componente: componentecombustibile (CH

4,C

2H

6,C

3H

8,C

4H

10,H

2,H

2S, CO), componente inerte (CO

2, N

2) ]i comburant O

2.

Volumul de aer unitar necesar arderii stoichiometrice Vo este dat de rela\ia:Vo = 0,00476(0,5CO+0,5H +1,5H S+2CH

4+3,5C

2H

4+5C

3H

8+6,5C

4H

10-O

2) [m3

N/ m3

N]

unde simbolurile chimice reprezint` participa\ii volumetrice procentuale ale componentelor respective n combustibil(la componentele care lipsesc n compozi\ie se introduce valoarea 0) iar unitatea m3

Nc are semnifica\ia normal

metru cub de combustibil.

Arderea real` se face cu un coeficient de exces de aer definit ca raportul dintre aerul real introdus nprocesul de ardere V [m3

N/ m3

Nc] ]i aerul stoichiometric necesar Vo [m3

N/ m3

Nc].

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

prezen\a neeconomic` de CO n gazele de evacuare.

Coeficien\ii uzuali de excese de aer sunt:

- pentru arz`toare cu aer insuflat = 1,1 - 1,2- pentru arz`toare cu aer autoaspirat = 1,2 - 1,4

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

Dg = VgB [m3N

/s]

unde Vg este volumul unitar (m3N

pe 1 m3N

de combustibil) de gaze rezultate din ardere.

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


20/250


Volumele de gaze de ardere pe componente sunt:

VCO2

= 0,01(CO2+CO+CH

4+2C

2H

6+3C

3H

8+4C

4H

10) [m3

N/ m3

Nc]

VSO2

= 0,01(H2S) [m3

N/ m3

Nc]

VN2

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

N/ m3

Nc]

VH2O

= 0,01H2+H

2S+2CH

4+3C

2H

6+4C

3H

8+5C

4H

10+0,016Vo [m3

N/ m3

Nc]

Rezult` volumul de gaze stoichiometric:Vgo = V

CO2+V

SO2+V

N2+V

H2O [m3

N/ m3

Nc]

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

Vg = Vgo + ( -1)Vo [m3N

/ m3N

c]

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

Hi = 126,4CO+107,9H2+229H

2S+358CH

4+673,3C

2H

6+912,4C

3H

8+1184C

4H

10 [kJ/ m3

Nc]

Combustibili lichizi

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

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

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

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

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

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

Da = VB [m3N

/s]

unde: V - este volumul unitar (m3N pe 1 kg de combustibil) de aer necesar arderii,

B - debitul de combustibil lichid [kg /s].

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

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

50 oC (max) 1.4 2.0 3.0 6.0

80 oC (max) - - - 3.0

Punct de congelare oC (max)

iarna -15 -15 -10 0

vara 5 5 5 5

Punct de inflamabilitate oC (min) 50 55 60 65

Ap` % (max) 0.1 0.5 0.5 0.5

Cenu]` % (max) 0.05 0.1 0.1 0.2Sulf % (max) 0.5 1.0 2.0 2.0

Cifra de cocs % (max) 1 4 5 8

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

Tabel 1


21/250

21

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

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

Spre deosebire de combustibilii gazo]i unde compozi\ia este dat` pe participan\ii volumetrici aicomponentelor efective, CH

4,C

2H

6etc., la combustibili lichizi ]i solizi componentele se dau n participa\ii

gravimetrice ]i nu pe componente efective (formulele de hidrocarburi ].a) ci n con\inutul total de C, H ].a.determinate titrimetric n laborator.

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

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

/kg]

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

Arderea real` se face cu un coeficient de exces de aer definit ca raportul dintre aerul real introdus nprocesul de ardere V [m3

N/kg] ]i aerul stoichiometric necesar Vo [m3

N/kg].

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

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

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

Dg = VgB [m3N

/s]

unde Vg este volumul unitar (m3N

pe 1 kg de combustibil) de gaze rezultate din ardere.

{n arderea corect` gazele de ardere au n compozi\ie CO2, H

2O, N

2, SO

2]i aerul n exces ( -1)Vo.

Volumul de CO este nesemnificativ la concentra\ii maxime uzuale de 100 ppm n gazele de ardere.

Volumele de gaze de ardere pe componente sunt:

VCO2

= 0,01866C [m3N

/kg]

VSO2= 0,006998S [m3

N /kg]V

N2= 0,79Vo+0,008N [m3

N/kg]

VH2O

= (9H+W)/80,4+0,016Vo [m3N

/kg]

Rezult` volulmul de gaze stoichiometric:

Vgo = VCO2

+VSO2

+VH2O

+VN2

[m3N

/kg]

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

Vg = Vgo + ( -1)Vo [m3N

/kg]

Deoarece compozi\ia combustibilului se abate uneori de la prevederile standardizate este bine s` se

recalculeze puterea caloric` inferioar` Hi n func\ie de copozi\ia efectiv` determinat` n laborator:Hi = 339C+1200(H-O/8)+104,7S-25,1(W-1,125O) [kJ/kg]

Combustibili solizi

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

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


22/250


Combustibili solizi naturali

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

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

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

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

cazanele mici.

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

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

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

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

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

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

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

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

pierderi energetice ce ajung la 10-15 %.

Caracteristicile de comportare a cenu]ilor sunt date prin valorile: tci

- temperatura de nmuiere a cenu]ii,

tct

- temperatura de topire a cenu]ii ]i tcc

- temperatura de curgere a zgurii.

Combustibili solizi bricheta\i

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

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

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

Unii c`rbuni bruni, din clasa c`rbunilor bruni p`mnto]i, se bricheteaz` prin presare la presiune ridicat`.Restul c`rbunilor necesit` pentru brichetare un liant de tip bituminos.

Compozi\ia [%] C H O N A W

Cenu]a la masa uscat` 2

Umiditatea la masa brut`

Lemn verde 30-50

Lemn uscat 15-30

Uscat artificial 5-10

Putere calorific` func\ie de umiditate

Umiditatea [%] 0 10 20 30 40 50

Putere calorific` inferioar` [kJ/kg] 18800 16600 14500 12300 10300 8120

Tabel 2

BAZIN W% A% S% Hi(kJ/kg) tci tct tcc

Motru 41 42.5 1.4-1.5 6490-6910

Rovinari 41 40.5 1.2-1.5 6590-7120 960 1195 1295

Anina 9 54 1.7 13400

Cozia 10.2 54.8 1.6 12560 1051 1090 1141

Cmpulung 31 36.2 1 10460

Filipe]ti 28.5 41 2.5 8372 1027 1110 1160

Sotnga 36.1 40 2.5 8580

Com`ne]ti 11.5 46.5 2.3 13000 948 1118 1181

Tabel 3


23/250

23

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

2.1.2. PROPRIET~|ILE FIZICE ALE GAZELOR DE ARDERE

Densitatea gazelor de ardere

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

- pentru combustibil gazos:

gN

= ( comb

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

- pentru combustibil lichid sau solid:

gN

= ( 1 + 1,293 * * Vo ) / ( Vgo

+ ( - 1 )*Vo ) [kg/ m3N]

unde: comb

este densitatea combustibilului gazos ( pentru gaz natural comb

= 0,717 [kg/m3N] );

Vo este volumul stoichiometric de aer necesar arderii [m3N/m3

Nsau m3

N/kg];

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

Nsau m3

N/kg];

- excesul de aer.

Densitatea real` a gazelor de adere, la temperatura tgm

, va fi:

gm

= gN

*273 / ( 273 + tgm

) [kg/ m3N]

C`ldura specific` a gazelor de ardere

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

componentelor.

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

CO2, V

H2O, V

N2]i aerul n exces n gazele de ardere ( - 1 )*V

0. Volumul unitar la care se refer` compozi\ia gazelor

de ardere este:

Vg = VCO2

+ VH2O

+ VN2

+ ( ? - 1 )*Vo [m3N/ m3

Nsau m3

N/kg]

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

cpg = V

CO2/Vg*c

pCO2+ V

HO2/ Vg*c

pH2O+ V

N2/ Vg*c

pN2+ ( - 1 )*Vo / Vg*c

paer [kJ/ m3

N]

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

Pentru comoditatea calculului, se prezint` n fig.1 c`ldura specific` pentru gaze de ardere din combustibiliiuzuali, gazo]i ]i lichizi.

Mina de provenien\`a c`rbunelui

Petrila, Aninoasa Com`ne]ti Codlea

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

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

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

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

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

Tabel 4


24/250


Concentra\ia componentelor din gazele de ardere

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

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

= Va/Vao

Gazele rezultate din ardere au urm`toarele componente :

CO2

- din arderea complet` a carbonuluiH

2O - din arderea complet` a hidrogenului

SO2

- din arderea sulfuluiN

2- din aerul de ardere si din azotul de constitu\ie al combustibilului

O2

- oxigenul din aerul [n excesCO - din arderea incomplet` a carbonuluiNO si NO

2- din oxidarea azotului

v

- cenu]a volant` ]i funingine.

v

se m`soar` n mg/m3, ceilal\i componen\i se m`soar` n propor\ii volumetrice raportate la gazele deardere: exprimate n procente (pc), p`r\i pe milion (ppm), sau n propor\ii gravimetrice, exprimate n mg/m3

Nsau

mg/kWh aceasta din urm` fiind raportat` la gazele rezultate din cantitatea de combustibil a c`rui efect termic este1 kWh.

Deoarece rezultatele trebuie s` fie comparabile, iar gazele de ardere pot fi diluate ntr-o propor\ie diferit`cu excesul de aer, m`sur`rile se recalculeaz` pentru una din cele 3 referin\e standard: O2=0% , O2=3% sauO2=6%.

Parametrul m`surat X n gazele de ardere care aveau concentra\ie m`surat` la O2mas

(%) se transform` nparametrul recalculat X la (O

2norm) cu rela\ia de calcul:

X(O2norm

) = X(O2mas

)(21 - O2norm

)/(21 - O2mas

)

Emisiile poluante (CO, SO2, NO, NO

2) se exprim`, func\ie de unit`\ile dorite, utiliznd urm`toarele rela\ii:

1 ppm CO = 1,072 mg/kWh; 1mg/Nmc CO = 1,25 ppm

1 ppm NOx = 1,575 mg/kWh; 1mg/Nmc NOx = 2,05 ppm1mg/Nmc SO2 = 2,93 ppm

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


25/250

25

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

2), SO

2, .

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

= 21/ (21 - O2)

Con\inutul de CO2

se determin` indirect tot din m`surarea O2

CO2

= CO2max

( 21 - O2

) / 21

Valoarea con\inutului maxim de CO2

[n arderea stoichiometric`, CO2max

, este stocat` [n memoria aparatuluide m`sur` cu valorile: 15,5 % pentru combustibil lichid u]or, 12,0 % pentru gaz natural, 20,7 % pentru c`rbuneenergetic.

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

Sonda de prelevare a gazelor de ardere, amplasat` la ie]irea gazelor din cazan, este completat` cu untermocuplu de m`surare a temperaturii gazelor de ardere ]i cu o sond` de m`surare a presiunii. Filtrul primar ]icel fin, prev`zut cu capilare de regularizare a curgerii, asigur` re\inerea particulelor n suspensie. Separatorul deumiditate re\ine condensul ]i vaporii de ap` din gazele de analiz`. Pompa cu membran` asigur` un debit constantde gaze prelevate, de ordinul 0,5-1l/min. Blocul de celule de m`sur` are celule de m`sur` pentru concentra\iile

de O2, CO, NO, NO2 si SO2.

{n aparatele moderne se utilizeaz` numai celule electrochimice de m`sur`, caracterizate prin dimensiunimici, precizie ridicat` ]i fiablitate mare. Analizoarele de gaze clasice, cu absorb\ie chimic` selectiv` (de tipORSAT), cu detectare magnetic` de O

2, cu m`surare de conductibilitate termic` pentru CO

2etc. au fost n mare

parte abandonate odat` cu introducerea celulelor electrochimice, ncepnd din anul 1985.

Principiul celulei de O2

este cel al bateriei metal / aer cu difuzie limitat`. Oxigenul ajunge [n celul` prindifuzie, debitul fiind controlat de bariera de difuzie, ]i este total absorbit po2cat=0. {n consecin\` debitul de oxigenabsorbit de celul` este propor\ional cu presiunea par\ial` po2 din gazele analizate, deci propor\ional cu concentra\ia de O

2[n gaze. La catodul de aer O

2este redus la ioni de OH care oxideaz` anodul metalic cu producere de

sarcini electrice. Curentul generat este propor\ional cu absorb\ia de O2

(legea lui Faraday): I = f(O2). Semnalul de

ie]ire este curentul sau tensiunea m`surat` pe o rezisten\` cunoscut`.

Principiul celulei de CO este acela al bateriei cu 3 electrozi: electrodul de masur`, electrodul de referint` ]icontraelectrodul. Ca ]i la celula precedent` exist` o barier` de difuzie. La anod este o reac\ie de reducere a apeiprin efectul CO, cu generare de ioni de hidrogen ]i sarcini electrice. La catod se reconstituie H

2O din radicalii H

]i oxigenul, adus prin difuzie controlat` din aerul ambiant, cu eliberare de sarcini electrice. Contraelectrodul arerolul de a nchide circula\ia electrochimic` prin electrolitul H

2SO

4+ H

2O. Electrodul de referin\` controleaz` fun

c\ionarea celulei avnd un nivel negativ mai mare dect contraelectrodul. Concentra\ia de CO din mediul m`surateste propor\ional` cu intensitatea curentului generat. Se poate n continuare m`sura curentul sau tensiunea pe orezisten\` cunoscut`.

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

Con\inutul de funingine [n gazele de ardere

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

2.1.3. Instala\ii de alimentare pentru combustibili lichizi

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

Deorece n prospecte ]i n literartur` exist` diferite denumiri pentru calit`\ile de combustibil lichid, se d` n

tabelul 5 o echivalen\` a denumirilor n diferite \`ri. {n acela]i tabel se d` ]i o apreciere a instala\iilor de alimentarerecomandate.


26/250


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

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

INSTALA|II DE ALIMENTARE CU POMPARE DIRECT~

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

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

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

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

Italia Kerosene Gasolio Olio combustibilefluidoOlio combustibile

semidensoOlio combustibile

denso

Anglia kerosene gas oil Light fuel oil Medium fuel oil Heavy fuel oil

Germania - Heizl EL Heizl M Heizl S Heizl S

Fran\a kerosene domestique Lourd no.1 Lourd n

o.2 Lourd n

o.2

USA - - 6 - -

alimentare curezervor cu

c`dere liber`DA DA NU NU NU

alimentarecu rezervorsub nivelularz`torului

DA DA DA NU NU

alimentare curezervor sub

presiune

DA DA DA DA DA

[nc`lzireaconductelor NU NU OPTIONAL RECOMANDAT DA

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

Tabel 5

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

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

combustibil


27/250

27

INSTALA|IA DE ALIMENTARE CU REZERVOR SUBTERAN }I INTERMEDIAR SAU CU

REZERVOR DE {N~L|IME

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

rezervor subteran sau rezervor subteran cu un rezervor de zi de max. 2000 l sau rezervor suprateran.

{n fig.2 b. este prezentat` schema unei instala\ii cu rezervor subteran ]i rezervor de zi. Schema este

aplicabil` numai instala\iilor care utilizeaz` combustibil cu o viscozitate < 6 cSt. {n schem` nu sunt prev`zutearm`turile de re\ea ]i de izolare hidraulic` a celor dou` rezervoare, astfel c` schema este general` pentrualimentare cu rezervor deasupra arz`torului ]i rezervor ngropat .

Combustibilul din rezervorul de depozitare este pompat cu ajutorul pompelor cu ro\i din\ate n rezervorulde consum zilnic, de unde, prin c`dere liber`, este trimis la cazane printr-o re\ea de conducte. Pentru a asigurao bun` alimentare a arz`toarelor, se recomand` ca n`l\imea h de amplasare a rezervorului intermediar fa\` de

arz`toare s` fie cuprins` ntre 1...5 m (n general h = 2 m).

La instala\iile de alimentare a cazanelor cu combustibil lichid ]i rezervor de n`l\ime, f`r` supraveghere

direct`, permanent`, se vor prevedea dispozitive de blocare a admisiei combustibilului n caz de ntrerupere acurentului electric sau de defectare a componentelor utilajelor care servesc arderea.

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

combustibil

Fig. 2 b. Instala\ia de alimentare cu rezervor intermediar2 c. Instala\ia de alimentare cu rezervor de n`l\ime


28/250


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

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

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

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

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

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

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

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

medie presiune3 b. Schema de principiu de racordare a arz`torului la re\eaua de gaze de medie presiune


29/250

29

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

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

{n cazul cnd apar frecvent c`deri de presiune n re\eaua de gaze este bine s` se determine pierderilede sarcin` pe re\eaua interioar` ]i la presiunea minim` de lucru a arz`torului, determinndu-de astfel diferen\adintre presiunea static` si cea dinamic` la intrare n arzator, la sarcina minim`. Reglarea presostatului de minim

se face astfel nct acesta s` ntrerup` func\ionarea arz`torului la atingerea presiunii minime n timpul func\ion`rii (presiune dinamic`) ]i s` nu permit` pornirea acestuia n momentul imediat urm`tor cnd apare saltul depresiune de la presiunea dinamic` la cea static` (presiunea la racordul de gaz al arz`torului n perioada de pauz`a acestuia), ci doar la o cre]tere mai mare a acesteia. In felul acesta se evit` fenomenul de pendulare (porniri ]i

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

2.1.5. Instala\ii de alimentare pentru gaze petroliere lichefiate

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

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

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

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

Fig. 4 Schema de alimentare cu combustibil GPL


30/250


2.2. Instala\ii de ardere

2.2.1. Instala\ii de ardere pentru combustibili solizi

2.2.1.1. Arderea lemnelor

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

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

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

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

2. faza de degajare a volatilelor: print-un proces de piroliz` lemnele degaj` volatile (CO, H2

,CH4, C

nH

mO

p)

care ard la suprafa\a stratului. In acest` faz` este necesar aer de ardere a volatilelor. Debitul de aernecesar cre]te pe m`sur` ce debitul de volatile este mai mare ca urmare a cre]terii temperaturii;

3. faza de ardere a cocsului: r`mas dup` degajarea volatilelor, cocsul (jarul) arde dup` o reac\ie deoxidare a carbonului 2 C + O2

= 2 CO 2 CO + O2 = 2 CO2 cu consum de oxigen, deci aernecesar de introdus n strat;

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

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

Un proces modern, mai economic, de ardere a lemnelor este n strat cu combustie de sus n jos, denumit

n general ardere inversat`. O schem` pentru un astfel de cazan cu proces de ardere inversat` a lemnelor esteprezentat n fig. 5.2.

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

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

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

cu insuflare de aer pe sub gr`tar:- oprirea procesului de ardere este imediat` dup` oprirea insufl`rii de aer (nu sunt emisii semnificative

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


31/250

31

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

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

2.2.1.2. ARDEREA C~RBUNILOR

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

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

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

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

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

e. durata unui ciclu de func\ionare este de 4-6 ore dup` care gr`tarul trebuie desc`rcat ]i cur`\at

deoarece este blocat cu zgur`. Urmeaz` din nou o aprindere. Sistemul acesta de manevrarenecesit` o munc` brut` foarte grea n central`.

f. lignitul are un con\inut mare de sulf (1,2-2,5 %) ceea ce face ca gazele de ardere s` aib` un con\inutridicat de SO

2]i s` fie puternic poluante. Emisiile de SO

2sunt cu mult mai mari dect limitele

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


32/250


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

2.2.1.3. Arderea brichetelor

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

c`rbuni din cocs con\inutul de sulf este mai sc`zut ]i ncadrarea n normele de emisie este posibil`.

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

2.2.2. Arz`toare de combustibil gazos

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

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

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

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

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

Arz`tor cu aer aspirat Arz`tor cu aer insuflat

avantaje: avantaje:

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

- reglaj riguros al propor\iei combustibil/aer carese men\ine constant` n timp, deci consum decombubustibil optimizat

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

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

- sensibilitate redus` la fluctua\ii ale presiunii

gazului

- posibilitate de introducere n trepte a aerului de

ardere sau de recirculare a gazelor n focar pentru areduce emisiile de NOx- posibilitatea de a realiza focare n suprapresiune

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


33/250

33

2.2.2.1. Arz`toare autoaspirante

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

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

de 0,4 - 0,6 din debitul necesar de aer. Este deci necesar ca focarul s` fie n depresiune ]i completarea aerului

necesar arderii s` se fac` prin reglarea admisiei de aer secundar. Aerul secundar se regleaz` pentru situa\ia ceamai dezavantajoas` a tirajului, respectiv a depresiunii n focar, ceea ce face ca la existen\a unui tiraj mai bunexcesul de aer s` fie mai mare dect cel economic.

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

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

{n orice caz reglajul clapetei de admisie a aerului secundar trebuie f`cut` cu mult` aten\ie la punerea nfunc\iune a arz`torului ]i, trebuie avut n vedere c`, la varia\ii de presiune a gazului se modific` debitul arz`torului

]i propor\ia de aer primar introdus prin ejec\ie.

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

2.2.2.2. Arz`toare cu aer insuflat

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

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

Fig. 7 b. Exhaustor la evacuarea gazelordin cazan

Fig. 7 a. Rupere de presiune laevacuarea gazelor din cazan

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

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

8. Distribuitor


34/250


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

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

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

a. reglajul o treapt`: tot-nimic este cel mai simplu reglaj ]i deci cel mai ieftin. Arz`torul se opre]te

cnd temperatura este egal` sau peste tmax ]i porne]te cnd temperatura este mai mic` sau egal`cu t

min. Arz`torul func\ioneaz` deci n regim oprit pornit oprit ... Acest regim de func\ionare are

avantajul de a putea fi comandat de o singur` electrovalv`, deci are avantajul unui cost sc`zut alarz`torului. Dezavantajul principal este acela c` dup` fiecare oprire a arz`torului se reiau secven\e

le automate de pornire (preventilare, deschidere gaz, aprindere, control). Ventilatorul ]i instala\iade aprindere sunt des solicitate ]i uzura este mai ridicat`. |innd seama ]i de condi\iile electrice depornire a unui motor, solu\ia este acceptabil` numai pentru puteri mici. Un alt dezavantaj al acestuisistem este acela c` n timpul opririi arz`torului cazanul intr` n regim de r`cire prin aerul aspirat de

co] prin arz`tor (v.cap.2) ]i deci apar pierderi de c`ldur` suplimentare prin func\ionare discontinu`a cazanului.

b. b1 . reglaj n dou` trepte: tot-minim. Este un sistem mai economic de reglare deoarece arz`torul

nu se opre]te cnd parametrul reglat a ajuns la valoarea maxim` ci trece la un debit mai mic(treapta inferioar` de sarcin`). Aceast` treapt` se ajusteaz` dup` curba de sarcin` a beneficiarului.

Fig. 9 Procedee de reglare a arz`toarelor


35/250

35

Cnd temperatura a ajuns la tmin

arz`torul revine la treapta de sarcin` maxim`. Sistemul acesta deautomatizare are avantajul c` arz`torul nu se opre]te n func\ionare curent` ci penduleaz` ntre osarcin` maxim` ]i una minim`. Oprirea arz`torului se face numai cnd la sarcina minim` temperaturaare tendin\` de cre]tere peste valoarea maxim` a parametrului reglat t

max. In aceste cazuri, de

sarcin` foarte sc`zut`, sub cea minim` instalat`, arz`torul ncepe s` func\ioneze n sistem tot-nimic. Avantajul sistemului acesta de reglare este c` n regim obi]nuit de func\ionare arz`torul nuse opre]te ]i deci nu are uzurile ]i pierderile specifice opririlor. Nu este de neglijat nici avantajul c`schimb`rile automate de regimuri sunt mult mai rare deoarece la reducerea sarcinii nu se opre]tecazanul ci func\ioneaz` cu un debit mai mic.

b2. reglaj n dou` trepte: tot-minim progresiv . Are acelea]i caracteristici tehnice ca ]i reglajulprecedent dar deschiderea ]i nchiderea electrovalvei de reglaj ntre sarcina minim`]i cea maxim` se face lent, ntr-un timp care poate fi reglat la instalare. Deschiderea]i nchiderea progresiv` este important` mai ales la arz`toarele de debite mariunde o varia\ie brusc` de debit poate produce o instabilitate (rupere) a fl`c`rii.

c. reglaj modulat: reglaj continuu, orice valoare ntre maxim ]i minim. Arz`torul urm`re]te permanentvaloarea parametrului reglat ]i ]i corectez` debitul pentru a men\ine constant` temperatura lavaloarea instalat`. Sistemul regleaz` n permanen\` ]i raportul aer-combustibil, astfel c` ardereatinde spre un optim la orice sarcin`. Sistemele uzuale au o pant` constant` de variere a sarcinii.

Sistemele mai perfec\ionate ]i regleaz` panta de variere a sarcinii dup` viteza de variere aparametrului reglat: dt/d sau dp/d, dar sistemul prezint` avantaje numai pentru cazaneleindustriale. La cazanele de nc`lzire varia\ia parametrului reglat este foarte lent`. La sc`derea

sarcinii sub cea minim` se opre]te arz`torul ]i reporne]te la atingerea minimului parametruluireglat. Dezavantajul sistemului este un cost mult mai ridicat dect al celorlalte sisteme de reglaj.

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

- arz`toare pentru instala\ii industriale mici cu o treapt` de reglaj seria RIELLO 40 FS- arz`toare pentru instala\ii industriale mici cu dou` treapte de reglaj seria RIELLO 40 FSD- arz`toare pentru instala\ii de nc`lzire mici cu o treapt` de reglaj seria RIELLO 40 GS

- arz`toare pentru cazane de debite mijlocii cu o treapt` de reglaj seria RIELLO RS/1- arz`toare pentru cazane mijlocii ]i mari cu dou` treapte de reglaj seria RIELLO RS- arz`toare pentru cazane mari modulate seria RIELLO MB

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

1. Aspectul general al arz`torului. Informa\ia este necesar` pentru a avea o vedere de ansamblu a

arz`torului ]i a putea urm`ri cotele de gabarit ]i cotele de montaj2. Diagrama domeniului de func\ionare: sarcina cazanului kW sau kcal/h func\ie de presiunea n focar

a cazanului. Regimul de func\ionare al arz`torului trebuie s` fie n interiorul suprafe\ei diagramei. {ngeneral se constat` o limitare de sarcin` termic` minim`, cu un domeniu de sarcini n care arz`torulpoate func\iona dar nu este recomandat fiind mult supradimensionat (domeniul 1) ]i un domeniu

recomandat de utilizare (domeniul 2). Se constat` c` la presiuni mai mari n focar debitul de c`ldur`

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


36/250


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

evacuarea gazelor de ardere. Co]ul realizeaz` depresiunea necesar` evacu`rii gazelor de arderecu presiune 0 la baza lui, deci nu creaz` depresiune. {n aceste condi\ii, pierderile de presiune alecazanului trebuie acoperite printr-o suprapresiune n focar. Suprapresiunea este dat` de arz`torulde combustibil, de aceea la fiecare arz`tor se d` caracteristica de dependen\` a puterii arz`torului n

func\ie de presiunea n focar.La cazanele vechi focarul era n depresiune deoarece arz`toarele nu puteau realiza insuflareaamestecului combustibil la presiune mai mare dect cea atmosferic`. Actualmente la toate cazanelese poate realiza suprapresiune n focar ]i deci exhaustorul poate fi suplinit de ventilatorul de aer deinsuflare.

3. Componen\a arm`turilor rampei de gaz . Se d` o schi\` a arm`turilor furnizate cu arz`torul ]i acelor pe care trebuie s` le procure instalatorul (notate distinct) pentru racordarea arz`torului lare\eaua de gaz combustibil.

4. Diagrama lungimii ]i diametrului, minime ]i maxime, ale focarului n care lucreaz` arz`torul,reprezentnd lungimea ]i diametrul fl`c`rii. Uneori se dau ]i rela\ii empirice de calcul. Informa\iaeste deosebit de important` deoarece limit`rile au urm`toarea semnifica\ie:

- lungime focar mai mic` dect Lmax arderea nu se poate termina n focar ]i deci vor apare

produse de ardere incomplet`;- lungime focar mai mare dect Lmin arderea ocup` un volum prea mic n focar deci nc`rcarea

termic` a focarului va fi mic`, neeconomic`;- diametru focar mai mic dect D

max flac`ra atinge pere\ii laterali ai focarului ]i n contact cu

suprafa\a rece a pere\ilor arderea se ntrerupe ]i vor apare produse de ardere incomplet`;- diametru focar mai mare dect D

min flac`ra este sub\ire n raport cu focarul ]i deci arderea

ocup` un volum prea mic n focar, ceea ce duce la nc`rcarea termic` mic`, neeconomic`, afocarului;

5. Diagrama reglajului sarcinii la arz`tor. O diagram` similar` cu una din diagramele fig.9. Semnifica\iaa fost analizat` anterior.

6. Schema distribu\iei gazului n jetul de aer. Schema este informativ` ]i permite o apreciere a calit`\iiamestecului combustibil realizat n capul de ardere.

Combustibilul gazos poate fi admis n camera de amestec prin orificii sau tuburi dispuse central sauperiferic n jetul de aer.Amestecul cu jetul de aer se face n capul de ardere introducnd gazul ntr-un jet turbionar de aer,pentru a scurta flac`ra ]i pentru a mbun`t`\i stabilitatea. Reglarea pozi\iei capului de arderepermite n limite destul de largi modificarea stabilit`\ii fl`c`rii ]i a lungimii ei.

7. Informa\ii asupra func\ion`rii automate a arz`torului. Se dau diagrame de timp de func\ionare aurm`toarelor componente:

- alimentare electric` ]i conectarea sistemului de control;- func\ionarea ventilatorului n regim de preventilare a focarului (sec);- pozi\ionarea electroventilelor n cazul automatiz`rii cu 2 trepte;- controlul existen\ei accidentale a unei fl`c`ri n focar;- perioada de func\ionare a aprinderii cu scnteie (sec);

- controlul prezen\ei fl`c`rii printr-o sond` de ionizare sau o fotocelul`;- controlul treptelor de sarcin` dup` parametrul reglat;- controlul presiunii aerului ]i gazului.

8. Emisii de NOx . Toate arz`toarele au emisii de NOx sub limita admis` de legisla\ia de mediueuropean` (]i romneasc`). Se dau date despre aceste emisii mai ales pentru arz`toarele cu emisiireduse de NOx LOW EMISSION, special construite pentru emisii foarte sc`zute de noxe.

9. Emisii de CO . Toate arz`toarele au emisii de CO sub limita admis` de legisla\ia de mediueuropean` (]i romneasc`). Se dau date despre aceste emisii mai ales pentru arz`toarele cu emisiireduse de CO LOW EMISSION, special construite pentru emisii foarte sc`zute de noxe.

10. Emisii de zgomot . Toate arz`toarele au emisii de zgomot sub limita admis` de legisla\ia de mediueuropean` (]i romneasc`). Se dau date despre aceste emisii mai ales pentru arz`toarele cu emisiireduse de zgomot LOW SOUND EMISSION, special construite pentru a fi silen\

Documents

Manual Echipamente Termice