INSTALATII DE CAZANE SI ANEXELE LOR - Partea termica a centralelor electrice

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS)

INSTALATII DE CAZANE SI ANEXELE LOR

1. Caracteristici tehnice ale cazanelor cu abur 1.1. Structura si functionarea cazanului de abur

Cazanele de abur sunt instalatii de vaporizarea apei care utilizeaza caldura provenita din arderea unui combustibil sau dintr-un proces industrial (cazane recuperatoare de caldura). In cazanele utilizate in instalatiile energetice aburul rezultat din procesul de vaporizare este supraincalzit la o temperatura mai mare decat temperatura de saturatie a aburului saturat in vederea ridicarii entalpiei sale. Procesul de supraincalzire are loc in supraincazitorul cazanului de abur - o suprafata de transfer termic din interiorul cazanului. Pentru a utiliza o cantitate cat mai mare din caldura gazelor de ardere, cazanele sunt prevazute cu suprafete de transfer termic pentru preincalzirea apei de alimentare (economizor) si suprafete de transfer termic pentru preincalzirea aerului necesar arderii (preincalzitor de aer).

Cazanul de abur cuprinde focarul cu instalatiile de ardere a combustibilului si vaporizatorul. Cazanul impreuna cu supraincalzitorul de abur, economizorul si preincalzitorul de aer formeaza agregatul de cazan. Agregatul de cazan impreuna cu instalatiile de alimentare cu combustibil a focarului, cu instalatiile de evacuare a zgurei si cenusei (pentru cazul utilizarii combustibilului solid), cu instalatiile de evacuare a gazelor de ardere si de curatare a acestora, cu instalatiile de alimentare cu aer necesar arderii, formeaza instalatia de cazan.

1.2. Clasificarea cazanelor dupa sistemul de circulate a apei

Datorita presiunii si debitului mare de abur, totalitatea cazanelor din centralele electrice sunt cu tevi de apa. La cazanele care functioneaza la presiune subcritica (pcr=221 bar), apa lichida preia de la gazele de ardere caldura necesara atingerii starii de saturatie (in economizor si o parte din vaporizator), caldura de vaporizare (in vaporizator) si caldura de supraincalzire (in supraincalzitor). La cazanele care functioneaza la presiune supracritica nu are loc o vaporizare propriu-zisa ci o schimbare de stare a apei de la faza lichid la faza de vapori, cu cresterea continua a temperaturii pana la valoarea dorita.

C4/1

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Circulatia apei in cazan poate fi naturala (are la baza diferenta de densitate dintre fluidele cuprinse intre doua ramuri ale circuitului) sau fortata (circulatia apei este realizata cu ajutorul unei pompe). In cazul in care circulatia apei in cazan este asigurata de pompa de alimentare a cazanului, atunci cazanul este cu strabatere fortata.

Debitul de apa Da, care circula prin elementele suprafetei de vaporizare se compune din debitul de apa introdus in cazan si un debit de apa recirculat. Raportul dintre debitul de apa Da si debitul de abur D produs de cazan se numeste multiplu de circulatie n:

n = °D

Multiplul de circulatie are valori de 10 ÷ 40 la cazanele cu circulatie naturala, de 4 ÷ 12 la cazanele cu circulatie fortata si 1 pentru cazanele cu strabatere fortata. Cazanele de abur la care doar o parte din apa care circula de-a lungul suprafetelor de incalzire se transforms in abur iar restul se recircula, se numesc cazane cu circulatie multipla.

In tabelul 1 se prezinta o clasificare a cazelor de abur dupa sistemul de circulatie a apei, cu indicarea presiunii maxime a aburului.

Tabelul 1 Tipuri de cazane cu abur dupa circulatia apei

In figura 1 sunt redate schemele de circulatia apei in cazanele energetice.

presiunea maxima are valori supracritice

C4/2

Figura 1. Schema de circulatie a apei in cazanele cu abur

Schemele de circulatie a apei reprezentate in figura 1 sunt urmatoarele: a -cazan cu circulatie naturala; b - cazan cu circulatie fortata multipla; c - cazan cu circulatie fortata unica; d - cazan cu circulatie fortata unica si punct fix de separare a fazelor; e - cazan cu recirculare; f - cazan cu circulatie fortata unica si recirculare si un punct fix de separare

Semnificatia simbolurilor utilizate in schemele din figura 1 este: P.A. - pompa de alimentare; P.C. - pompa de circulatie; P.R. - pompa de recirculare; Ec - economizor; V- vaporizator; SI1, SI2 - supraincalzitoare; T - tambur; S - separator de abur; R.T. -reglaj de temperatura prin injectie de apa; A - ventil de ocolire; S - butelie separatoare; pa1 - presiunea apei la intrarea in pompa de alimentare; mpj - debit de apa purjata.

1.1.1. Cazane cu circulatie naturala

La aceste cazane (fig.1.a) circulatia apei in sistemul de vaporizare se face datorita diferentei de densitate intre faza lichida si emulsia apa - abur. Aceasta diferenta se reduce odata cu cresterea presiunii, si deci efectul de termosifon scade.

Din aceasta cauza presiunea maxima pana la care se pot folosi cazanele cu circulatie naturala este de 165 bar, insa in majoritatea constructiilor se limiteaza folosirea lor la 140 bar.

C4/3

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Prezenta tamburului si a colectoarelor ecranelor sistemului de vaporizare permite efectuarea purjarii in punctele de concentrare maxima a salinitatii apei si deci corectarea bilantului sarurilor din apa.

Viteza de circulatie a apei in tevile suprafetelot de vaporizare este redusa si aceasta conduce la diametre de tevi care depasesc in general 30 mm in interior. In consecinta coeficientii de schimb de caldura au valori limitate, si greutatea sistemului fierbator al cazanului este mai mare decat la alte tipuri.

Cazanele cu circulatie naturala au un volum mare de apa si deci ou inertie termica importanta. Din aceasta cauza:

consumul de caldura la pornire este mare iar incalzirea se face mai incet fiind limitata de diferentele de temperatura admise intre diferitele puncte in materialul tamburului;

constantele de timp ale fenomenelor tranzitorii sunt mari si deci este posibila o reglare usoara;

cazanele permit salturi mari de productie fara sa apara caderi mari de

presiune

La sarcini partiale temperatura focarului scade, procentul de abur in tevile de

vaporizare se reduce si circulatia apei se ingreuneaza, cu pericol de stagnare. Din

aceasta cauza debitul minim de functionare al cazanului este limitat la (0,4 * 0,5) din cel

maxim

Statisticile au aratat ca disponibilitatea maxima de exploatare se inregistreaza la aceste cazane. In plus, sistemul de circulatie a apei in cazan este lipsit de piese in miscare. Din motivele prezentate, cazanele cu circulatie naturala au o raspandire larga in centralele electrice actuale, cu presiuni de 140 bar, fiind preferate in special pentru unitatile de termoficare unde problema calitatii apei se pune mai acut datorita cotei mari de apa de adaos si unde totodata sunt mai probabile variatiile de sarcina ale cazanului. Pana in prezent, totalitatea cazanelor din centralele de termoficare din Romania sunt de tipul cu circulatie naturala.

Tendinta de a ridica in continuare presiunea, exclude insa folosirea cazanelor cu circulatie naturala la blocurile cu condensatie de foarte mare putere, desi din punct de vedere al constructiei, ele sunt realizabile si la debite mari (400 kg/s).

C4/4

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

1.1.2. Cazane cu circulatie fortata multipla (La Mont)

Cazanele cu circulatie fortata multipla (fig.1.b), pastreaza caracteristicile tehnice ale cazanelor cu circulatie naturala in privinta volumului mare de apa, a sistemului de circulatie si a posibilitatii de purjare, dar intensifics schimbul de caldura din tevi datorita activarii circulatiei apei in sistemul fierbator cu ajutorul unor pompe. Pompele asigura un debit de circulatie de aproximativ cinci ori mai mare decat debitul apei de alimentare.

Pompele functioneaza la temperatura de saturatie din tambur, au o inaltime redusa de refulare, din care cauza sunt monoetajate, si de regula se realizeaza complet integrate in sistemul de tevi de circulatie. Cazanele dispun de mai multe asemenea pompe lucrand in paralel (in mod obisnuit 4 * 8 pompe).

Tevile fierbatoare au diametre mai reduse si grosimi de pereti mai mici decat la cazanele cu circulatie naturala, motiv pentru care greutatea totala a cazanului este mai mica, dar se accentueaza pericolul spargerilor de tevi datorite coroziunii. Formarea ecranelor de tevi fierbatoare permite folosirea meandrelor orizontale (nu numai tevi verticale) si realizarea cu mai multa usurinta a golurilor pentru locurile arzatoarelor.

Avand la dispozitie o cadere de presiune mai mare in circuitul inchis al vaporizarii, in tamburele acestor cazane se pot instala separatoare perfectionate care reduc procentul de picaturi de apa antrenate cu aburul si micsoreaza cantitatea de saruri antrenate in abur.

Cazanele cu circulatie fortata multipla se realizeaza pana la presiuni de 180 bar din motive constructive ale tamburului si pentru capacitati de peste 480 kg/s (1700 t/h).

1.1.3. Cazane cu circulatie fortata unica

Cazanele cu circulatie fortata unica (fig.1.c) formeaza din punct de vedere functional o categorie aparte de generatoare de abur. In aceste cazane apa impinsa de pompa de alimentare parcurge fascicolul de tevi o singura data. Vaporizarea apei, uscarea aburului si supraincalzirea se face de-a lungul tevilor pe care apa le strabate. Cazanele poarta denumirea de Benson (Germania), respectiv Ramzin (Rusia).

Ecranele de tevi alcatuiesc meandre pe peretii focarului la cazanul Benson, si se desfasoara sub forma unor spirale paralele la cazanul Ramzin. Pentru a avea o buna stabilitate de curgere si in acelasi timp coeficienti maximi de schimb de caldura, sectiunea de curgere a tevilor este dimensions pentru viteze mari de apa ( 2,5 * 4 m/s).

C4/5

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Volumul de apa din aceste cazane este mic, iar greutatea sistemului de tevi este redusa in raport cu cea de la cazanele cu circulatie multipla. Din aceasta cauza la variatii rapide de sarcina au loc variatii importante de presiune. Constantele de timp in regimurile tranzitorii sunt mici, ceea ce impune folosirea unui reglaj rapid. De exemplu, cazanul de tip Benson de la extinderea CTE Fintinele cu capacitatea de 110 kg/s (400 t/h) are un volum total de 70 m3.

Cazanele cu circulatie fortata unica transmit in abur totalitatea sarurilor din apa, deci necesita cele mai severe conditii pentru calitatea apei de alimentare.

Cazanele Benson si Ramzin se construiesc pentru presiuni ri dicate de abur, si reprezinta solutia tehnica pentru instalatiile supracritice cu debite foarte mari (p1 > pcr).

Siguranta de functionare a acestor cazane depinde in mod esential de perfectionarea tratarii apei. Disponibilitatea de exploatare a cazanelor Benson este totusi mai redusa decat a acelora cu circulatie naturala.

Datorita pierderii de presiune in tevi, presiunea pompei de alimentare este mai mare la cazanele Benson ( pa1 = (1,4 - 1,5)p1 ) fata de cazanele cu tambur (pa1 = (1,2 -1,25)p1) si consumul de energie este corespunzator marit.

2.1. Cazane cu circulatie fortata unica cu recirculare

In schema din fig.1.d, s-a adaugat cazanului cu circulatie fortata unica butelia separatoare S, datorita careia vaporizarea are loc la punct fix, iar la pornire poate circula apa din separator intr-un expandor si dupa aceea inapoi in rezervorul degazorului. Separatorul poate fi mentinut permanent in circuit sau poate fi ocolit cu ajutorul ventilului A dupa intrarea in functionare normala. Cu ajutorul buteliei separatoare S se poate aplica si recircularea debitului de apa prin suprafata vaporizatoare, pastrand o anumita viteza de circulatie in fascicole, ceea ce serveste la imbunatatirea conditiilor de functionare cu sarcini partiale, si reducerea sarcinei minime sub 40 % din sarcina maxima.

Recircularea ofera si posibilitatea de a porni cazanul, prin recircularea integrals a debitului si deschiderea caii de abur spre supraincalzitor numai dupa ce s-a ajuns cu temperatura gazelor la valorile limita admise de materialul tevilor supraincalzitorului.

Ultima varianta de schema cu recirculare este prezentata in fig.1.f si foloseste o pompa instalata in serie in traseul circulatiei apei in cazan (pompa PR). Dupa refularea pompei o parte din debit poate fi derivat pentru recirculare in sistemul de

C4/6

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

vaporizare. Cazanele de tipul cu recircularea apei se utilizeaza in special in constructiile de mare capacitate, cu presiuni supracritice (p1 > pcr).

12. Marimi caracterisice ale cazanelor de abur

Marimile caracteristice ale unui cazan de abur sunt reprezentate de debitul de abur (numit si capacitate de productie) si parametrii principali de functionare, conform cu definitiile de mai jos:

debitul orar de abur al cazanului reprezinta cantitatea orara de abur D, produsa de cazan. Acesta depinde de tipul cazanului, marimea suprafetei de incalzire, solicitarea termica a suprafetei de incalzire, situatia in care se gaseste cazanul si instalatiile auxiliare;

debitul nominal de abur (maxim continuu) reprezinta debitul maxim de abur Dn, pe care trebuie sa-l asigure cazanul in mod continuu, la parametrii nominali ai aburului si ai apei de alimentare;

presiunea nominala este presiunea de lucru maxima la iesirea din cazan, la debit nominal si la temperatura nominala de supraincalzire;

presiunea maxima este presiunea maxima admisa la elementele cazanului, care se ia in considerate la calculele de rezistenta ale elementelor sub presiune ale cazanului;

temperatura de supraincalzire reprezinta temperatura aburului supraincalzit la iesirea din supraincalzitor, la debitul nominal si presiunea nominala.

Pe langa aceste marimi caracteristice, pentru a compara intre ele cazane de diferite tipuri, incalzite cu diferiti combustibili, se mai foloseste incarcarea specifica a suprafetei de incalzire (numita si debit specific orar de abur), care reprezinta raportul intre debitul nominal de abur Dn si suprafata de incalzire A:

D

d^1000 DAikg/m 2h )]

Acest parametru reprezinta unul dintre criteriile de apreciere a gradului de eficienta a tipului de cazan - cu cat ds este mai mare, cu atat suprafata de incalzire total* a cazanului este mai mica pentru un debit dat. Totusi, trebuie precizat ca prezinta un dezavantaj ce deriva din faptul ca suprafata de incalzire variaza (in aceleasi conditii de transfer termic) in raport direct cu caldura de vaporizare a apei, astfel incat cazane de acelasi tip, lucrand la inalta si foarte inalta presiune, au incarcari specifice mai mari decat acelasi cazan cand functioneaza la o presiune mai joasa. In plus, acest criteriu nu

C4/7

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

poate fi aplicat la cazanele cu strabatere fortata la care nu se poate delimita precis suprafata de incalzire a sistemului fierbator.

1.3. Sistemul de aer si gaze

Gazele care evolueaza in cazanul de abur sunt aerul necesar arderii si gazele rezultate in urma arderii. Fie DA si DG debitele acestora. In urma calculului arderii

rezulta cantitatea teoretica de aer necesara, D A . Pentru a avea o ardere corecta trebuie

ca debitul de aer introdus sa fie mai mare decat cel teoretic, in raportul a= DA .

DA

Acesta este definit drept coeficient de exces de aer.

Excesul de aer este determinat de felul combustibilului, si de modul sau de ardere. In cazul unui combustibil ars in stare granulata, suprafata de contact dintre combustibil si aer fiind redusa, pentru a obtine o ardere completa este nevoie de un exces de aer mai mare X = (1 - 1,5). In cazul combustibililor lichizi, gazosi sau solizi macinati contactul cu aerul este mult mai intim si excesul de aer este mult mai mic, si anume:

pentru gaze si pacura X = (1,01 - 1,03), depinzand de calitatea arzatoarelor,

pentru carbune macinat valoarea uzuala este X = (1,1 - 1,2).

DA si DG sunt direct proportionale cu cantitatea de combustibil ars, iar pentru un kilogram de combustibil debitele specifice variaza cu cantitatea combustibilului, dupa cum rezulta orientativ din fig.3. Se deduce ca inlocuirea combustibilului unui cazan cu unul cu Hi mai mic antreneaza marirea debitelor DA si DG si poate sa limiteze din aceasta cauza capacitatea de productie.

Circulatia aerului de ardere si a gazelor se face sub actiunea ventilatoarelor de aer si de gaze de ardere antrenate cu motoare electrice.

In fig.4 este prezentat desrasurat traseul de aer - gaze al unui cazan de abur in cazul arderii de carbune, indicand in diagrame variatia presiunii si temperaturii de-a lungul acestui traseu. In aceasta schema se poate urmari alcatuirea cazanului din urmatoarele elemente parcurse de fluxul aer - gaze:

PE - preincalzitorul de aer folosind abur; aceasta preincalzire externa are loc iarna in cazul intrebuintarii combustibililor bogati in sulf, cu scopul de a evita coroziunea;

C4/8

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Carbune 6

5

2000 4000 6000 8000 10000 [kcal/kgf]

I 1 1 1 1 1

1 2 3 4 5 *104 [kJ/kg]

Puterea calorifica inferioara Hi [kJ/kg]

Figura 3. Cantitatea de aer si de gaze pentru un kilogram de combustibil in functie de puterea calorifica inferioara

VA - ventilatorul de aer;

PA - preincalzitorul de aer, fata strabatuta de aer;

A - arzatorul;

F - focarul si suprafetele de vaporizare constitute de ecranele de tevi supuse radiatiei in focar;

SI1 si SI2 - supraincalzitoarele;

Ec - economizorul (preincalzitor de apa);

PA - preincalzitorul de aer, fata strabatuta de gaze;

FC - filtrul pentru retinerea cenusii din gaze;

VG - ventilatorul de gaze (exhaustor);

Evolutia temperaturii de-a lungul traseului de aer - gaze este prezentata in diagrama din partea superioara a figurii. Temperatura maxima de ardere se stabileste in focar tf, ea apoi scade treptat pana la temperatura de evacuare la cos.

In zona temperaturilor inalte apare pericolul de coroziune al tevilor datorita actiunii pentaoxidului de vanadiu V2O5 asupra otelului la temperaturi ale metalului peste 600° C. Din aceasta cauza, la folosirea combustibililor lichizi (pacura), care contin vanadiu, temperatura aburului trebuie limitata la (540 - 550) ° C, astfel incat in teava de supraincalzitor cu cea mai ridicata temperatura a metalului sa nu apara conditii de coroziune.

In zona temperaturii joase a gazelor, la iesirea din cazan si din preincalzitorul de aer, apare pericolul de coroziune datorita sulfului continut in combustibil. Trioxidul de

C4/9

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

sulf format prin ardere, da nastere in contact cu vaporii de apa din gaze la acid sulfuric, care condensat pe suprafete metalice reci este puternic coroziv.

Aer din exterior

VR

VA PA A F SI

SI

Ec    PA FC

VG

A    Cos

x[m]

p mmH2O    bar

DP

-DP

r40 x[m]

Fig. Schema desfasurata a traseului aer - gaze intr-un cazan:

I - diagramele temperaturii gazelor: 1 - fara recirculatie; 2 - cu recirculatia gazelor;

II - diagramele presiunii aerului si gazelor: 3 - cazan cu depresiune in focar; 4 - cazan cu

suprapresiune in focar

Temperatura de condensare a picaturilor de acid, denumita "temperatura de roua acida" care are o valoare dependents de continutul de umiditate al gazelor trebuie evitata neaparat. In acest scop se iau urmatoarele masuri:

· se alege o temperatura a gazelor la cos cu un nivel suficient de ridicat. Valorile uzuale au fost indicate. De mentionat ca temperatura gazelor scade cu sarcina si deci situatia delicata din punct de vedere al coroziunii

C4/10

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

are loc la sarcini partiale. Cu cat un cazan este destinat sa functioneze vreme mai indelungata la sarcini partiale apare indicat sa se majoreze temperatura nominala a gazelor la cos; . se incalzeste aerul la intrarea in preincalzitorul de aer pana la valori de (60 - 80) ° C. In felul acesta temperatura minima a suprafetei metalului preincalzitorului de aer se ridica, evitandu-se punctul de roua Incalzirea aerului se poate face prin recircularea unei parti din aerul preincalzit sau prin folosirea unui preincalzitor suplimentar de aer folosind o sursa externa de caldura, de exemplu aburul. Pe fig.4 acest aparat este marcat cu VR.

Unele cazane au posibilitatea sa corecteze nivelul de temperatura de-a lungul traseului de gaze prin reintroducerea unei cote de gaze racite partial de la iesirea din economizor in focar. Aceasta operatie necesita un ventilator de recirculate VR. Prin recirculare, se reduce temperatura in focar si creste temperatura in zona convectiva si la cos (linia intrerupta pe diagrama). Ventilatorul de recirculare, pus in functiune la sarcini partiale are rolul de a regla temperatura aburului supraincalzit in sensul ridicarii ei la valoarea nominala. Acelasi ventilator permite sa se corecteze temperaturile cand cazanul trebuie sa functioneze cu diferite calitati de combustibil.

Din punct de vedere al traseului de gaze cazanele sunt caracterizate prin presiunea care domneste in focar, conform tabelului 2. La cazanele cu depresiune in focar, ventilatorul de aer VA creeaza o inaltime de refulare Ha (mm col. mmH2O). Presiunea aerului scade treptat in canalele de aer si apoi in arzatoare, sau la trecerea prin stratul de combustibil care arde astfel incat la partea superioara a focarului sa domneasca o usoara depresiune.

Tab.2. Tipuri de cazane dupa presiunea de abur

C4/11

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

In felul acesta, prin neetanseitatile focarului nu ies gaze de ardere in spatiul din jurul cazanului ci patrunde o cantitate de aer suplimentar in gaze, marind excesul de aer si pierderile de caldura la cos.

In restul traseului de gaze presiunea scade in continuare, iar ventilatorul de gaze VG ridica presiunea astfel incat sa asigure conditiile de evacuare la cos.

La cazanele cu suprapresiune in focar, ventilatorul de aer are o inaltime de refulare marita si la limita preia integral si inaltimea de refulare Hg aferenta ventilatorului de gaze (linia intrerupta pe diagrama presiunii.) La aceste cazane focarul trebuie sa fie etans.

Generatoarele de abur cu ardere cu presiune ridicata folosesc compresoare pentru introducerea aerului in focar si o turbina cu gaze pentru recuperarea energiei din gazele de ardere.

2. Determinarea capacitatii de productie a cazanelor cu abur

Alegerea numarului de cazane si a debitului unui cazan depinde de tipul schemei termice (bloc sau cu bara colectoare) si de felul centralei electrice (de condensatie sau de termoficare).

Notand cu D 1 debitul maxim de abur la intrarea in turbina si cu Dcaz debitul cazanului, se alege:

la instalatii cu schema bloc:

Dcaz= nc D1 K t h ; kg

unde nc = 1 sau 2 este numarul de cazane legate cu o turbina,

K = * 1,07, coeficient de rezerva care tine cont de scaderea in timp a

debitului cazanului datorita murdaririi suprafetelor schimbatoare de caldura;

la instalatiile cu bare colectoare:

nc Dcaz>K nt D1

unde nc si nt reprezinta numarul de cazane si de turbine legate cu conducte colectoare de abur.

La centralele cu condensatie nu se instaleaza de regula cazane de rezerva data fiind disponibilitatea apropiata dintre cazane si turbine.

C4/12

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Centralele cu termoficare dispunand de bare colectoare, numarul de cazane si marimea rezervei depinde de siguranta ceruta de consumatorii de energie electrica, respectiv termica. In cazul termoficarii urbane, datorita coeficientului de termoficare ah = (0 - 0,5), instalatiile de cazane de apa fierbinte (CAF) de varf au si rolul de rezerva si este necesar sa se instaleze cazane de rezerva.

La centralele industriale, se impune ca nc ³ 3 ( la oprirea simultana a doua unitati consumatorul sa poata fi alimentat in continuare), iar de cele mai multe ori se instaleaza si unitate de rezerva. Deci:

a Dcaz³K a D (5)

Rezerva de cazane se stabileste pe baza unui calcul tehnico - economic. Ea poate fi realizata si prin instalare de cazane la presiunea consumatorului de caldura.

In primii ani de functionare ai centralelor de termoficare, adica atunci cand numarul de turbine este egal cu una sau doua se ridica problema functionarii in regim de sarcina minima de vara deoarece cazanele de abur au un debit minim de abur pentru functionarea de durata:

Dc m az in³(0,4-0,6)Dc m az ax (6)

Aceasta dificultate apare la schemele in care nc = nt si se impun ca in aceasta perioada turbinele sa functioneze la sarcina electrica ridicata.

3. Alcatuirea constructs a ansamblului cazanului

Alcatuirea geometrica de ansamblu a instalatiei cazanului este determinata de numarul de drumuri de gaze. In fig.5 se prezinta principalele tipuri de cazane folosite in centralele electrice, clasificate dupa numarul de drumuri de gaze de ardere.

Cele mai intalnite sunt cazanele cu doua drumuri de gaze sau cazane in p (circa 60% din totalul cazanelor sunt de acest tip) - fig.5.a. Ele au drept principal avantaj faptul ca ventilatoarele si filtrul de cenusa se gasesc la sol si se pot desrasura pe orizontala in conditii care inlesnesc exploatarea si montajul. La cazanele cu preincalzitor de aer rotativ, al doilea drum de gaze este mai scurt, iar in exteriorul cazanului se gaseste scheletul de sustinere al preincalzitorului.

La cazanele folosind combustibil superior si o incarcare mare a focarului, lungimea zonei convective asezata in drumul doi depaseste inaltimea focarului. Aceasta

C4/13

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

justifics folosirea unei solutii constructive, cu trei drumuri de gaze, cu doua coturi de 180° ale traseului (fig.5.b).

Cazanul cu trei drumuri de gaze apare foarte compact dar ventilatoarele de aer si de gaze cu masele lor rotative si filtrele de cenusa se gasesc la inaltime, amplasate pe cazan.

(a) (b) (c)

Fig. 5. Dispozitia drumurilor de gaze ale cazanelor

Cazanul cu un singur drum de gaze (fig.5.c), de tipul turn, nu introduce nici o schimbare de directie in calea fluxului de gaze si se desfasoara pe inaltime. si la acest cazan apare dezavantajul ca ventilatoarele si filtrele de cenusa se gasesc la inaltime, si anume la cote foarte ridicate. Cazanul pentru lignit cu debitul de abur 200 kg/s, de tip turn care se construieste in tara noastra are o inaltime de 110m. Cazanul turn este prefarabil pentru carbuni cu continut mare de cenusa fiindca datorita conditiilor de curgere a gazelor prezinta cele mai reduse fenomene de eroziune a suprafetelor schimbatoare de caldura.

Cazanul tip turn permite de asemenea masurarea usoara a debitului de aer care coboara de la preincalzitorul de aer aflat pe cazan catre focar in vederea unei reglari cat mai precise a excesului de aer. El favorizeaza solutia cu focar cu suprapresiune si constructia exterioara a cazanului, motiv pentru care se intalneste si la instalatiile moderne pentru combustibil lichid sau gazos, de exemplu, cazanul de la extinderea CTE Fintinele, cu un debit de abur de 110 kg/s (400 t/h).

Cazanul turn este suspendat de o platforma principals, situata la cota superioara

C4/14

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

si sprijinita pe un numar de piloni exteriori cazanului. Acesti stalpi de sustinere pot fi executati din metal sau din beton armat. Prin forma sa el ridica probleme speciale de rezistentala cutremur si de montare.

Elementele instalatiei cazanului de abur

1. Focare. Incarcari termice si temperaturi in focare

Alcatuirea focarului depinde de felul combustibilului si de modul lui de ardere, pe gratar sau injectat pulverizat in amestec intim cu aerul.

In cazul combustibilului solid, arderea in stare pulverizata este economic avantajoasa deoarece:

realizeaza o ardere mai completa a carbunilor inferiori;

reduce excesul de aer si temperatura din focar, ceea ce are ca efect o

economie de suprafete de radiatie; mareste randamentul general al cazanului.

In cele ce urmeaza sunt tratate in exclusivitate focarele cazanelor pentru arderea combustibilului gazos, lichid sau solid in stare pulverizata.

Din punct de vedere al dezvoltarii flacarii si al asezarii arzatoarelor, focarele sunt de tip paralel, cu arzatoare pe o parte sau pe ambele laturi (fig.6.a) sau focare turbionare, cu arzatoarele dispuse in colturile unui poligon regulat si cu directia de injectare tangenta la un cerc imaginar central (fig.6.b).

Ambele tipuri de focare sunt deopotriva de raspandite, in functie de experienta de realizare a fabricilor de cazane. La cazanele de mare capacitate, focarul paralel poate fi impartit in doua de catre un perete de tevi care formeaza un ecran de radiatie primind caldura pe ambele laturi (bilateral). Un exemplu il formeaza focarul cazanelor de 117 kg/s (420 t/h), 137 bar, pentru gaze si pacura construite in Romania, instalate la centralele de termoficare din Romania.

Focarele turbionare dau nastere unui amestec intens intre combustibil si aer, datorita vartejului format si sunt recomandate la arderea carbunelui inferior.

Incarcarea termica a focarelor depinde de tipul combustibilului, avand tendinta sa fie redusa odata cu marirea cazanului. Temperatura in focar tf depinde de felul combustibilului si de incarcarea termica a focarului, qF. In focarele descrise mai sus, in cazul arderii carbunelui, evacuarea zgurii se face in stare solids, granulata.

C4/15

Fig. 6. Sectiuni orizontale in focare pentru ardere de combustibil pulverizat

a - focar paralel; b - focar turbionar centriped;

A si A' pozitia focarelor; 1- ecran bilateral

O categorie speciala de focare are ca scop evacuarea zgurii in stare lichida prin ridicarea temperaturii deasupra temperaturii de topire a zgurii. La aceste constructii, focarul este divizat si se compune dintr-o camera de ardere ciclonara si focarul propriu-zis. Camera de ardere poate avea axul vertical, coaxial cu focarul, sau axul orizontal in care caz se afla instalate mai multe cicloane paralele pe o latura sau pe ambele laturi ale focarului (fig.7.a si b).

Tabelul 3. Incarcarea termica Si temperatura in focarele cazanelor de abur

C4/16

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

a) b

Fig. 7. Sectiune transversala in focar ciclon: a - cu ciclon vertical; b - cu mai multe cicloane orizontale; A - arzatoare; F - focar propriu-zis

Incarcarea termica a cicloanelor verticale atinge (700 - 815) kW/m3 [( 0,6 - 0,7) Gcal/ m3h]. Temperatura ciclonului depaseste la toate sarcinile temperatura de topire a zgurii.

In focarul ciclon, datorita arderii intensive pierderile de caldura datorita arderii incomplete se reduc, in schimb se maresc pierderile de caldura datorita evacuarii zgurii q6. In diagrama din fig.8 se prezinta efectul pe care cele doua pierderi de caldura il au asupra randamentului, in comparatie cu un focar obisnuit cu evacuare granulata a zgurii. Focarul ciclon apare indicat pentru folosirea combustibililor cu continut de cenusa sub 20%. Focarul ciclon retine sub forma de zgura o cota mult mai mare de steril, ceea ce amelioreaza bilantul de cenusa evacuata spre cos.

In cazul lignitului, randamentul nu se mareste, in schimb apare riscul ca la sarcini partiale sa nu se atinga temperatura de topire a zgurii (fig.9).

Din motivele aratate, focarele cu evacuare topita a zgurii sunt caracteristice pentru carbunii superiori, la lignit dezvoltandu-se in continuare focare cu evacuarea zgurii in stare solida.

Presiunea gazelor in focar este de asemenea influentata de combustibil si de tipul constructiv.

C4/17

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Majoritatea cazanelor moderne pentru combustibil lichid si gazos (in prezent circa 90% pe plan mondial) se construiesc cu focar etans si suprapresiune. Aceeasi solutie se adopta pentru cazanele cu focare ciclonare cu combustibil solid.

Focarele de mari dimensiuni ale cazanelor cu carbune inferior sunt in continuare de tipul cu depresiune, date fiind greutatile constructive de realizare a etanseitatii lor.

La focarele cu suprapresiune peretii din tevi au o constructie sudata sub forma de membrane etanse. Eforturile datorite presiunii interioare sunt preluate de catre grinzi de rezistenta apartinand scheletului de sustinere al cazanului.

1,5

Figura 8. Diferenta de randament datorita pierderilor prin nearse chimice si prin caldura

sensibila a zgurii la un cazan cu evacuare solida: 1 - scaderea randamentului datorita caldurii

sensibile a zgurii; 2 - cresterea randamentului prin micsorarea nearselor

Figura 9. Modificarea temperaturii gazelor din focar tf si a temperaturii la cos in functie de

incarcare pentru cazane arzand lignit: 1- focar ciclon; 2 - focar obisnuit; 3 - temperatura de topire a zgurii; 4 - temperatura la cos

C4/18

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

2. Sistemul de vaporizare

Pentru cazanele de abur cu circulatie multipla sistemul de vaporizare reprezinta un circuit inchis, iar pentru cazanele de abur cu circulatie unica sistemul de vaporizare este un circuit deschis.

Sistemul de vaporizare in circuit inchis este format din: tevi vaporizatoare, colectoare si tambur. Tevile vaporizatoare sunt dispuse vertical in focar, formand pereti ecran. Colectoarele sunt corpuri cilindrice (fabricate prin forjare) in care are loc colectarea emulsiei apa-abur din tevile vaporizatoare pentru a fi introduse in tambur. In tambur are loc separarea aburului din emulsia apa-abur (abur umed) si apoi separarea picaturilor de apa din aburul saturat inainte ca acesta sa intre in supraincalzitorul de abur (fig.10).

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Dezvoltarea constructiei cazanelor cu strabatere fortata avand focare etanse cu pereti membrana a impus gasirea de solutii astfel incat tevile alaturate sa nu prezinte diferente mari de temperatura, precum si un debit suficient de apa pentru realizarea unei raciri suficiente la sarcini partiale. Aceste conditii pot fi indeplinite prin adoptarea unei din solutiile urmatoare:

infasurarea elicoidala a tevilor in jurul focarului (fig.11),

infasurarea elicoidala cu portiuni drepte (tevile sunt orizontale pe doi pereti opusi, fig.12),

dispunerea verticals a tevilor, insa pentru functionarea la sarcini partiale este necesara suprapunerea peste circuitul deschis a unui circuit inchis, cu o pompa auxiliara, care vehiculeaza adaosul de debit necesar pentru realizarea conditiilor de racire.

_{^^SSurarea elicoidal a}

tFigura     12. Infurarea elicoidal a.e

3.Supraincalzitorul de abur

Pentru cazanele de tip vechi (care produc abur cu temperatura joasa de supraincalzire) supraincalzitorul de abur reprezinta 30 - 40 % din suprafata de incalzire a sistemului fierbator. Pentru cazanele moderne (care produc abur cu debit ridicat, la presiuni si temperaturi inalte) raportul intre suprafata supraincalzitorului si suprafata sistemului fierbator ajunge pana la 60-70 %. In cazul cazanelor care produc abur la presiuni supracritice nu se mai pune problema acestei delimitari.

C4/20

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Suprafata de transfer termic a supraincalzitorului este constituite din tevi sub forma de serpentine. In racordarea si dispozitia serpentinelor de supraincalzitor se urmareste realizarea unor debite si temperaturi uniforme in toate serpentinele supraincalzitorului.

Supraincalzitoarele de abur se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

a) din punct de vedere functional:

supraincalzitoare de abur viu (in care se realizeaza supraincalzirea aburului saturat uscat produs in sistemul vaporizator);

supraincalzitoare intermediare (in care se realizeaza reincalzirea aburului destins partial in treapta de inalta presiune a turbinei racordate la cazanul respectiv).

b) din punct de vedere al amplasarii in cazan:

supraincalzitoare de convectie,

supraincalzitoare de radiatie.

c) dupa directia de circulatie a aburului in raport cu directia de circulatie a
gazelor de ardere (ca schimbatoare de caldura):

supraincalzitoare in echicurent,

supraincalzitoare in contracurent,

supraincalzitoare combinate.

Economizorul

Economizorul este un schimbator de caldura in care are loc incalzirea apei de alimentare a cazanului, cu ajutorul caldurii gazelor de ardere. Economizorul este pozitionat in drumul cazelor de ardere dupa sistemul vaporizator si supraincalzitorul de abur. Prin preincalzirea apei de alimentare se reduc pierderile de caldura cu gazele de ardere evacuate la cos si evita aparitia de solicitari termice in sistemul vaporizator, daca s-ar introduce apa de alimentare mai rece.

Economizoarele pot fi de doua tipuri:

economizoare nefierbatoare (temperatura maxima de preincalzire este cu
25-30 °C sub temperatura de saturatie corespunzatoare presiunii de functionare a
cazanului;

economizoare fierbatoare (apa se preincalzeste pana la temperatura de saturatie
corespunzatoare presiunii de functionare a cazanului si se vaporizeaza partial - maxim
15 % din debitul de apa trecut prin economizor).

C4/21

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Economizoarele de tip nefierbator se utilizeaza pentru presiuni de functionare scazute, fiind realizate din tevi de fonta cu aripioare, dispuse perpendicular pe directia de curgere a gazelor de ardere.

Economizoarele de tip fierbator se realizeaza din tevi de otel, dispuse in serpentine paralele, racordate la doua colectoare, un colector fiind legat cu conducta de alimentare iar celalalt cu sistemul vaporizator. Circulatia apei si a gazelor de ardere este in contracurent, curentul de gaze fiind descendent iar cel de apa ascendent.

Temperatura de intrare in economizor se situeaza intre 50 -280 °C, mai mare la cazanele de abur cu sistem regenerativ de preincalzire a apei de alimentare cu preincalzitoare de joasa presiune si de inalta presiune, alimentate cu abur de la prizele turbinei (vezi cap. 3).

5. Tipuri de preincalzitoare de aer

Preincalzitorul de aer are cea mai mare suprafata schimbatoare de caldura din toate partile cazanului datorita diferentelor reduse de temperatura intre fluide si a coeficientului mic de schimb de caldura.

Preincalzitorul de aer poate fi realizat:

ca o suprafata obisnuita de schimb de caldura, construita cu tuburi sau
placi si integrata in cazanul propriu-zis;

ca o instalatie indirect* de schimb de caldura de tip regenerativ montata
in exteriorul cazanului propriu-zis.

In preincalzitoarele regenerative fluidul incalzitor si cel incalzit trec alternativ peste o masa metalica ce primeste caldura de la gaze, acumuland-o si cedand-o apoi aerului.

Preincalzitoarele regenerative ale cazanelor pot fi cu mase acumulatoare rotitoare tip Ljungstrom, sau cu mase acumulatoare fixe si racorduri de aer si gaze rotitoare (tip Rothermühle). Cele mai raspandite sunt preincalzitoarele cu mase rotitoare, realizate schematic conform fig.13. Axul de rotatie poate fi vertical sau orizontal, iar turatia de (3-5) rot/min, cu antrenare electrica de putere redusa.

Preincalzitorul rotativ reduce gabaritul general al cazanului dar din cauza neetanseitatii intre aer si gaze, si a diferentei lor de presiune, mareste debitul de gaze la cos cu pana la 10%.

Tendinta actuala in constructia de cazane este de a folosi preincalzitoare rotative cu aer, de regula cate doua unitati pe cazan, fiecare strabatuta de jumatate de debit.

C4/22

5. Instalatii auxiliare ale cazanelor de abur

5.1. Instalafii de alimentare cu carbune

Natura si caracteristicile instalatiilor de alimentare cu combustibil depind de natura combustibilului utilizat. Aceste instalatii sunt cu atat mai complexe cu cat combustibilul este inferior din punct de vedere energetic.

Instalatiile de alimentare cu carbune cuprind: instalatiile de primire a carbunilor de la furnizor si de manipulare si depozitare a acestora in incinta centralei, instalatiile de alimentare cu carbune a bunkerelor salii de cazane si instalatiile de preparare a prafului de carbune. Primele doua instalatii apartin gospodariei de combustibil a centralei, iar cea de-a treia apartine instalatiei de cazan.

C4/23

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

5.1.1. Mori de carbune

Morile de carbune au un scop dublu:

macinarea carbunelui pana la obtinerea de praf cu finetea dorita
(determinata de obicei prin cota ce nu trece prin sita cu 4900 de ochiuri
pe centimetru patrat);

uscarea carbunelui pana la o umiditate a prafului de cel mult 2%.
Pentru a obtine finetea de macinare dorita, in functie de calitatile mecanice ale

carbunelui brut este necesara o energie de macinare eM exprimata in kJ/kg (kWh/t).

Pierderile din cazan datorita nearselor mecanice sunt de asemenea dependente de finetea de macinare q4 = f (R 70).

Pentru fiecare cazan si tip de combustibil apare deci o finete de macinare optima, care conduc la minimul pierderilor de energie prin nearse si lucrul mecanic de macinare.

Uscarea carbunelui poate avea loc, in functie de de gradul de umiditate al carbunelui brut, direct in moara sau intr-o instalatie de uscare montata in amonte.

Agentul de uscare poate fi: aerul cald de la preincalzitorul de aer sau de gaze de ardere fierbinti preluate la iesirea din focar. In practica se foloseste un mare numar de tipuri de mori clasificate conform tabelei 4 in functie de calitatea carbunelui.

Tab. Caracteristicile tehnice ale morilor de carbune

C4/24

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

Moara cu tambur si bile este construita dintr-un cilindru rotitor cu ax orizontal, captusit cu placi de blindaj din otel rezistent la uzura si sprijinit pe doua lagare tubulare, formand, totodata racordurile morii (fig. 14). Moara este umpluta pe circa o treime din inaltime cu bile de otel care prin rostogolire sfarama carbunele. Curentul orizontal de aer antreneaza praful si totodata il usuca. Moara are inertie mare si capacitatea redusa de reglare. (reglaj lent).

Fig. 1 Moara cu tambur si bile cu mers lent 1 - tamburul; 2 - spatiul umplut cu bile; 3 - coroana dintata de antrenare; 4 - lagare; 5 - intrarea carbunelui; 6 - intrarea aerului; 7 - iesirea amestecului aer - praf de carbune

Moara cu platou si role sau bile are in esenta forma unui rulment axial cu role conice sau bile rotindu-se cu axul vertical. Calea inferioara de rulare de forma unui platou este antrenata de motor iar rolele sunt apasate in jos de catre calea superioara de rulare cu ajutorul unor arcuri. Granulele de carbune sunt zdrobite de invartirea rolelor

C4/25

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

sau bilelor iar praful aspirat in sus printr-un tub plasat in axul morii. Aceasta moara specifics huilelor superioare nu este aplicata in centralele electrice din Romania. Moara are caracteristici bune de reglare.

Moara cu ciocane este formata dintr-un rotor cu brate in forma de stele multiple, care au la extremitati articulate ciocane din otel cu rezistenta mare la uzura (otel cu mangan). Rotorul, sprijinit pe doua lagare in exteriorul morii se roteste cu turatie mare asigurand viteze periferice de (70 -80) m/s). Ciocanele lovesc particulele de carbune si le proiecteaza de peretii morii, care sunt de asemenea acoperiti cu placi de blindaj. Miscarea rotorului creeaza in interior si o puternica ventilatie care antreneaza tangential particulele macinate de carbune si totodata asigura posibilitatea de uscare a combustibilului.

Moara este potrivita pentru carbune inferior, lignit si poate fi construita pana la capacitati de (15-22) kg/s ( 50 - 80 t/h).

Moara cu ciocane are un consum relativ mare de metal, durata de functionare intre doua inlocuiri de ciocane fiind de (800 - 1500) ore.

Moara ventilator este principial asemanatoare cu cea descrisa mai sus, in acest caz insa, bratele cu ciocane fiind inlocuite cu palete plane similare cu cele ale unui ventilator. Ele creeaza un puternic efect de ventilare, simultan cu zdrobirea particulelor de carbune si asigura aspirarea gazelor necesare uscarii si insuflarea amestecului de praf - aer in cazan.

Desi partea fibroasa a carbunelui (lignina, xilita) reduce debitul de macinare si accentueaza uzura paletelor, moara ventilator este instalatia care da cele mai bune rezultate pentru macinarea lignitilor din Romania si este preferata la toate unitatile noi de cazane folosind carbune inferior umed (CET Craiova, CTE Rovinari, CET Oradea).

Ca si la moara cu ciocane, durata intre doua reparatii este cuprinsa intre 1000 si 2000 de ore. Capacitatea unei mori ventilator atinge, (28-33) kg/s.

Morile cu ciocane si morile ventilator se instaleaza de obicei in numar de sase pentru un cazan (la limita opt). Dintre acestea o unitate este de rezerva pentru a putea asigura reparatia.

Morile de carbune sunt consumatori importanti de energie electrica, motoarele de antrenare avand puteri de gama (200 - 1000) kW. Motoarele sunt alimentate la tensiunea la tensiunea de 6 kV si sunt de tipul asincron cu rotorul in scurtcircuit, de constructie capsulata datorita regimului greu de functionare intr-o zona cu praf si umiditate.

Moara impreuna cu motorul sunt instalate pe o fundatie masiva de beton comuna prin intermediul unor resoarte de atenuare a vibratiilor.

C4/26

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

5.1.2. Circuitul prafului de carbune

Ansamblul instalatiei pentru prepararea prafului de carbune cuprinde totalitatea elementelor dintre buncarul de carbune brut din sala cazanelor si arzatoare. Instalatia de preparare a prafului poate fi ca rezerva intermediaT de carbune sau cu insuflare directa in cazan.

Schema instalatiei cu siloz intermediar de praf este aratata in fig. 15.

Figura 15. Instalatia de preparare a prafului de carbune cu siloz intermediar: 1 - buncar de carbune brut; 2 - moari; separator de carbune; 4 - ciclon de separare a aerului; 5 - buncar de praf; 6 - ventilatorul morii; 7 - alimentator de praf cu debit reglabil; 8 - conducte de praf de carbune; 9 - arzator; 10 - focarul cazanului

Carbunele preluat din buncarul 1 este macinat si uscat in moara 2 si antrenat de un curent de aer a carui temperatura se regleaza prin cota de aer de la preincalzitorul de aer.

Temperatura de macinare are o valoare mai mare decit 100, fara a depasi limita de autoaprindere a prafului de carbune uscat, proprie fiecarui sort de carbune.

Separatorul 3 inlatura particulele de carbune insuficient de fine, care reintra in moara. Ulterior carbunele este separat gravitational de aerul de transport in ciclonul 4 si

C4/27

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

depozitat intr-un buncar intermediar 5 dimensionat pentru o durata de functionare a cazanului de circa 4 ore. Un ventilator al morii 6 asigura circulatia aerului de antrenare in circuit.

Alimentatorul melc 7, antrenat cu viteza variabila regleaza cantitatea de carbune introdusa in focar. Carbunele este transportat cu ajutorul aerului prin coneductele de praf 8 catre arzatoarele 9 si introdus in focarul 10.

La carbunii inferiori se foloseste de preferinta schema cu insuflare directa, aratata in fig, 16.

Figura 16. Instalatia de preparare a prafului cu insuflare directa: 1 - buncar de carbune brut; 2 - moara; 3 - separator de carbune; 7 - alimentator de carbune brut cu debit reglabil; 8 - conducta sau canal de alimentare cu praf; 9 - arzator; 10 - focarul cazanului Aceasta are urmatoarele caracteristici functionale:

intre functionarea morii si a cazanului exista o dependents directa, deci

moara devine serviciu intern principal si trebuie dimensionata cu o

unitate de rezerva;

elementul de reglare al debitului 7 este o banda de transport de carbune

brut aflata inainte de moara Din aceasta cauza sistemul de reglare

C4/28

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

raspunde cu intarziere iar carbunele aflat in moara ajunge oricum in focar. Carbunele macinat de moara 2 trece prin separatorul de granule mari 3 si este trimis la arzatorul 9 prin conducta sau canalul 8.

Conductele de praf au uzura mare, mai ales la coturi fiindca amestecul abraziv aer - praf circula cu viteze de ordinul 30 m/s. Pentru a mari siguranta de lucru conducta trebuie sa fie scurta si cu coturi cat mai putine.

Figura 17. Instalatia de preparare a prafului cu uscare prealabila a carbunelui: 1 - buncar de carbune brut; 2 - alimentator de carbune; 3 - put de uscare; 4 - expiratie de gaze fierbinti; 5 - aer primar; 6 - moara de carbune; 7 - ciclon separator; 8 - conducta de praf; 9 - arzator; 10 - focarul cazanului

La cazanele moderne moara formeaza un bloc cu arzatorul si intreg ansamblul moara - conducta - arzator se afla in acelasi plan vertical. In aceasta situatie exista un singur cot unde conducta este puternic ingrosata. Pentru uscarea carbunilor umezi schema cu insuflare directa este conform schemei din figura 17.

Uscarea se face cu gaze de ardere fierbinti, preluate la iesirea din focar. Gazele ce au servit la uscare pot fi reintroduse cu carbunele pulverizat in focar sau pot fi evacuate in atmosfera (uscare in circuit deschis).

C4/29

Partea termica a centralelor electrice

(NOTE DE CURS 2003/2004)

5.2. Ventilatoare

Ventilatoarele care asigura la un cazan de abur circulatia aerului, a gazelor de ardere, recircularea gazelor de ardere si a amestecului aer - praf din morile de carbune sunt de doua tipuri:

radiale (centrifugale)

axiale (tip elice).

Ventilatoarele sunt supuse, ca si celelalte masini hidraulice, legilor de similitudine si se caracterizeaza prin turatia specifica ns

ns=3,65n H

unde

n este turatia ventilatorului, in rad/s sau rot/min; Vg - debitul de fluid, in m3/s; Dg debitul masic de fluid, in kg/s; H - inaltimea de refulare, in m coloana de gaz.

Ventilatoarele radiale sunt folosite pentru valorile ns mai reduse, iar cele axiale pentru ns ridicate, deci in general debite mari dar cu inaltime redusa de refulare. Puterea absorbita de ventilator este:

unde: Dp este inaltimea totala de refulare, in N/m2 ; Vv - randamentul ventilatorului.

Tinand cont cAp = pHg [N/m2], unde este masa specifica a fluidului [kg/m3] si g acceleratia gravitational [m/s2], puterea ventilatorului se mai poate scrie:

P = Vg × H ×l= Dg × H   

102×77v    102×r7v

Randamentul ventilatoarelor depinde de calitatea constructiei si de starea de uzura a paletajului si are valori cuprinse intre:

ventilatoare radiale mici hv = 0,65 - 0,70;

ventilatoare radiale mari hv = 0,78 - 0,82;
M ventilatoare axiale mari h v = 0,80 - 0,88.

Dimensionarea ventilatoarelor se face pentru un debit de fluid marit cu 10% peste cel corespunzator sarcinii maxime a cazanului.

C4/30