La parte cilindrica della caldaia è una continuazione del forno ed è costituita da diversi (solitamente tre) tamburi d'acciaio rivettati o saldati insieme. Al suo interno sono collocati tubi di fumo e fiamme. Il materiale per i tamburi è l'acciaio della caldaia. Spessore lamiera fino a 20 mm. I tamburi sono collegati tra loro in diversi modi:

a) a gradini, e il diametro del tamburo centrale è inferiore ai diametri dei due estremi;

b) telescopico, quando i tamburi sono inseriti in sequenza l'uno nell'altro;

c) saldato - i tamburi hanno lo stesso diametro e sono attaccati da un capo all'altro (Fig. 14).

Nella parte anteriore della parte cilindrica è installata una piastra tubiera anteriore, progettata per rafforzare le estremità anteriori dei tubi di fumo e fiamma al suo interno. Sulle moderne locomotive a vapore, la griglia del tubo anteriore è un disco tagliato dal ferro della caldaia. La griglia anteriore è fissata nel tamburo con rivettatura o cucitura saldata(Fig. 15).

Sul secondo tamburo è installata una cappa a vapore. I gas caldi del focolare fluiscono attraverso i tubi nella camera di fumo, cedendo parte del loro calore all'acqua, che lava i tubi dall'esterno, e al vapore che scorre attraverso gli elementi del surriscaldatore.

Il vapore che si è formato nella caldaia sale nello spazio vapore superiore non riempito d'acqua e nella cappa vapore. L'altezza dello spazio vapore è 1/5 -1/7 del diametro della caldaia. Più grande è lo spazio del vapore, più uniformemente avviene il processo di estrazione del vapore dalla caldaia e la formazione di vapore è più calma, quindi il vapore estratto è più secco.

Il trasferimento di calore nella parte cilindrica della caldaia è meno intenso rispetto al focolare. Ciò è dovuto al fatto che la differenza di temperatura tra i gas nel forno e l'acqua nella caldaia è maggiore rispetto alla parte tubolare. Nel forno il calore viene ceduto per irraggiamento, e nella parte tubolare per convezione, cioè il contatto dei gas caldi con le pareti dei tubi.

I tubi di fumo (Fig. 16) e i tubi di fiamma servono a rimuovere i prodotti della combustione dal forno della locomotiva a vapore e allo stesso tempo formano la superficie di riscaldamento della caldaia. I tubi di fiamma vengono utilizzati anche per posizionare al loro interno elementi del surriscaldatore. I tubi del fumo e della fiamma sono realizzati in acciaio a basso tenore di carbonio senza saldatura. Fori cilindrici sono praticati nelle griglie della caldaia per rafforzare i tubi. Allo stesso tempo, nelle griglie frontali, i diametri dei fori sono 3-4 mm più grandi del diametro esterno dei tubi, il che facilita l'installazione e la rimozione dei tubi durante le riparazioni. Nelle piastre tubiere posteriori i fori per i tubi sono realizzati più piccoli del loro diametro esterno: per quelli fumanti, di 9-11 mm, e per quelli a fiamma, di 9-20 mm.

Prima di posizionare i tubi nella caldaia, le loro estremità anteriori vengono distribuite e le estremità posteriori vengono compresse alle dimensioni dei fori nelle piastre tubiere. La compressione delle estremità posteriori dei tubi migliora la circolazione dell'acqua sulla superficie della piastra tubiera posteriore e consente una migliore pulizia delle incrostazioni durante i risciacqui della caldaia. L'espansione e la compressione delle aperture per i tubi fumo e fiamma nelle piastre tubiere anteriori e posteriori sono effettuate in modo tale che i tubi della caldaia divergano come un ventilatore verso la griglia anteriore in alto e lontano dall'asse verticale. Ciò è necessario per fornire un posizionamento più libero dei tubi nella caldaia e migliorare il rilascio di gas dal focolare. Inoltre, a causa del diametro maggiore dei tubi nella parte anteriore, è necessario più spazio per la loro posizione.

Prima dell'immissione in caldaia, i tubi fumo e fiamma vengono aggraffati dal lato della griglia posteriore in due stadi, e dal lato della griglia anteriore vengono distribuiti. I dettagli sui metodi di compressione, distribuzione e gli strumenti utilizzati saranno discussi nella sezione sulla riparazione di una caldaia per locomotiva.

Per migliore fortificazione le estremità dei tubi fumo e fiamma vengono posizionate nei fori della griglia posteriore con anelli distanziatori in rame e svasate, quindi le estremità dei tubi vengono inserite nei fori, anch'essi svasati (Fig. 17).

Quindi le estremità dei tubi che escono dalla griglia vengono piegate di 45° e bordate. Successivamente, i lati dei tubi vengono saldati alla griglia (Fig. 18), quando la caldaia viene riempita con acqua riscaldata a t \u003d 40-60 ° C.

Nella griglia frontale, i tubi sono installati senza anelli distanziatori in rame, non presentano perline o scottature; le estremità anteriori sporgenti dei tubi fumo e fiamma sono svasate e piegate all'estremità.

I tubi di fumo sulla maggior parte delle moderne locomotive a vapore sono sfalsati lungo la sommità del rombo in file verticali, inoltre sono posizionati tra le file di tubi di fiamma e lungo i bordi della griglia.

La campana del vapore (Fig. 19) è un serbatoio, che è il punto più alto dello spazio del vapore, funge da raccolta del vapore più secco ed è installato sul secondo tamburo della parte cilindrica della caldaia. Dalla cappa a vapore, il vapore viene portato al motore a vapore. Sulle locomotive a vapore Em, la campana a vapore è stata realizzata rivettata, sulle locomotive a vapore, Er è stata realizzata stampata su una pressa da un unico foglio di acciaio della caldaia con uno spessore da 15 a 20 mm. Dall'alto, la campana del vapore è chiusa con un coperchio, che è posizionato su un anello di guarnizione in rame e rinforzato con prigionieri e dadi.

Al fine di ridurre le perdite dovute al raffreddamento esterno, la caldaia della locomotiva, ad eccezione della camera fumo, è ricoperta da uno strato di isolamento termico. Amianto, diatomite e calce, che hanno un basso potere calorifico, sono usati per isolare una caldaia di una locomotiva. Materiale isolante termico realizzato sotto forma di lastre con uno spessore da 40 a 60 mm. Fissare le piastre alla caldaia con wireframe e gli spazi tra le griglie sono sigillati con un rivestimento vulcanico.

Prima di ricoprire con materiale isolante, la superficie della caldaia viene verniciata. Il grasso di amianto viene prima applicato sulla superficie esterna del forno, quindi vengono posizionate lastre di cemento-amianto vulcanico. Nei punti in cui è impossibile posare le piastre, viene applicato uno strato di rivestimento isolante a una pressione del vapore nella caldaia di 0,2-0,3 MPa.

Sopra lo strato isolante, la caldaia della locomotiva è ricoperta da una guaina in lamiera di ferro fino a 1,5 mm di spessore. L'involucro della caldaia protegge lo strato isolante da eventuali danni. L'involucro viene fissato con cremagliere saldate alle pareti della caldaia, quindi con cinghie e viti in lamiera di ferro.

La camera da fumo (Fig. 20) è predisposta per ospitare un cono, tubi di ingresso e uscita vapore, parascintille, un collettore, un surriscaldatore e un sifone, ed è anche una camera dove si forma il vuoto, necessario per creare un flusso d'aria alla griglia e per la combustione intensiva del combustibile.

Le dimensioni della camera da fumo dovrebbero essere sufficienti per accogliere gli elementi di cui sopra e, inoltre, ci sarebbe il volume libero necessario per il passaggio dei gas e creare un tiraggio uniforme.

La camera da fumo è una struttura saldata o rivettata ed è composta da due lamiere: quella superiore di 13 mm di spessore e quella inferiore di 17 mm di spessore, formando un tamburo cilindrico. La parte inferiore della camera da fumo è realizzata con lamiere più spesse per conferire robustezza e rigidità alla parte di supporto della caldaia. Per evitare deformazioni e bruciature del foglio inferiore della camera da fumo a causa dell'accumulo della sua cenere sul fondo, viene rivettato o saldato un foglio protettivo fino a 20 mm di spessore.

Frontalmente, la camera da fumo è chiusa da una lastra a capanna o parete frontale, che ha una porta con un diametro fino a 1500 mm per la produzione riparazione in corso e ispezione delle apparecchiature in esso collocate.

Per pulire la camera da fumo dalla cenere, al di sotto è disposto un tubo 16 per la pulizia dei rifiuti con un diametro di 180 mm con una valvola racchiusa tra le flange del tubo.

La camera fumo delle locomotive a vapore L, E a, m, Er è dotata di parascintille autopulente, dove i gas di scarico dei tubi fumo e fiamma, colpendo lo schermo riflettente verticale, creano un moto vorticoso e, passando attraverso il rete parascintille, sono diretti al camino. Le grandi particelle di cenere vengono espulse dalla griglia e sottoposte a un'ulteriore frantumazione nel flusso generale di gas, a seguito della quale il flusso di gas, per così dire, spazza via le piccole particelle di cenere.

Il camino 5 è installato nella parte superiore della camera da fumo e serve per rimuovere i prodotti della combustione e il vapore di scarico nell'atmosfera.

La parte inferiore del tubo, che si trova nella camera da fumo, è collegata alla presa 3 che si espande verso il basso per dirigere le stringhe di vapore di scarico e i prodotti della combustione del carburante. Il tamburo della camera di fumo ha ritagli speciali per l'installazione di un camino, cono, tubi di ingresso e uscita del vapore.

Il volume della camera da fumo influisce sulla pulsazione dei gas durante lo scarico del vapore dal cono: maggiore è il volume, minore è la pulsazione, più uniforme è la combustione del combustibile.

La camera del fumo è collegata con bulloni della prigione alla flangia a forma di sella del blocco cilindri e funge da fissaggio rigido della caldaia al telaio della locomotiva.

Un tiraggio artificiale di gas viene creato nella camera da fumo a causa del rilascio di vapore di scarico nel motore a vapore attraverso il cono e il camino, quindi la tenuta della camera è estremamente importante.

La depressurizzazione della camera di fumo è determinata come segue: il sifone viene aperto a pieno regime e con l'aiuto di una torcia bypassa i punti di possibile perdita d'aria attraverso le perdite. Tali luoghi sono contrassegnati con il gesso e, durante la riparazione di una locomotiva a vapore, vengono eliminati saldando e sostituendo bulloni e parti difettosi. Per sigillare la grande porta, tra essa e il quadrato di rilegatura della camera da fumo viene interposto del cartone di amianto. Per evitare che l'aria esterna venga aspirata nella camera da fumo, le perdite tra i tubi del vapore ei bordi dei fori della camera da fumo sono sigillate con guarnizioni in acciaio con guarnizioni in amianto.

La tenuta dei collegamenti dei tubi di ingresso del vapore e degli elementi del surriscaldatore con il collettore viene verificata su una locomotiva a vapore caldo avviando il vapore, poiché il suo passaggio peggiora il vuoto nella camera da fumo. La buona tenuta della camera di fumo contribuisce alla combustione intensiva del carburante, al suo consumo economico e all'elevata produzione di vapore della caldaia della locomotiva a vapore.

Viene chiamato un elemento di una caldaia fissa, progettata per raccogliere e distribuire un mezzo di lavoro, unendo un gruppo di tubi collettore.

L'elemento della caldaia, destinato a raccogliere e distribuire il mezzo di lavoro, a separare il vapore dall'acqua, a purificare il vapore e ad immagazzinare l'acqua nella caldaia, è chiamato tamburo.

Viene chiamato l'elemento della caldaia, progettato per trasferire calore al mezzo di lavoro o all'aria superficie riscaldante.

Viene chiamata la superficie riscaldante della caldaia, che riceve calore principalmente per irraggiamento superficie radiante.

Viene chiamata la superficie riscaldante della caldaia, che riceve calore principalmente per convezione superficie convettiva il riscaldamento.

Viene chiamata la superficie riscaldante di una caldaia fissa, situata sulle pareti del forno e dei condotti del gas e proteggendole dall'esposizione alle alte temperature schermo.

Viene chiamato un gruppo di tubi della superficie convettiva generatrice di vapore di una caldaia fissa, collegati da comuni collettori o tamburi pacco caldaia.

Viene chiamato il tubo della caldaia, attraverso il quale l'acqua di ricircolo entra nel collettore di distribuzione delle colonne montanti o del tamburo inferiore pluviale.

Viene chiamato il tubo della caldaia, attraverso il quale la miscela vapore-acqua viene scaricata dal collettore a schermo in un tamburo o in un ciclone esterno tubo di uscita dello schermo.

Viene chiamato un tubo non riscaldato, attraverso il quale il mezzo di lavoro viene trasferito da un elemento della superficie riscaldante all'altro tubo di bypass.

Viene chiamato il tubo attraverso il quale vengono soffiati o rimossi acqua e vapore dagli elementi delle superfici riscaldanti della caldaia tubo di spurgo.

Viene chiamato un dispositivo per aumentare la temperatura del vapore al di sopra della temperatura di saturazione corrispondente alla pressione nella caldaia surriscaldatore.

Viene chiamato un dispositivo riscaldato dai prodotti della combustione del combustibile e destinato al riscaldamento o alla vaporizzazione parziale dell'acqua che entra nella caldaia economizzatore.

Viene chiamato un dispositivo per riscaldare l'aria dai prodotti della combustione del combustibile prima di essere immessa nel forno della caldaia Riscaldatore d'aria.

Viene chiamato il dispositivo di una caldaia progettata per separare l'acqua dal vapore dispositivo di separazione.

Dispositivo di abbassamento della temperatura vapore surriscaldato chiamato desurriscaldatore.

Viene chiamata una struttura metallica portante che prende il carico dalla massa della caldaia, tenendo conto dei carichi temporanei e speciali e fornisce la posizione relativa richiesta degli elementi della caldaia, è chiamata carcassa.

Viene chiamato un dispositivo caldaia progettato per la combustione di combustibili fossili, il raffreddamento parziale dei prodotti della combustione e la separazione delle ceneri focolare.

Viene chiamato il forno a caldaia progettato per bruciare combustibile organico grumoso solido in uno strato focolare a strati.

Viene chiamato il forno a caldaia a strati, in cui il caricamento del combustibile e la rimozione di scorie e ceneri è parzialmente meccanizzato forno semimeccanico.

Viene chiamato il forno a caldaia a strati, in cui viene caricato il combustibile e le scorie e le ceneri vengono rimosse manualmente percorso a mano.

Viene chiamato il forno a strati della caldaia, in cui il caricamento del combustibile e la rimozione di scorie e ceneri è completamente meccanizzato focolare meccanico.

Viene chiamato un forno a caldaia in cui viene bruciato combustibile polverizzato, liquido o gassoso in una torcia forno a camera.

Viene chiamato il forno a camera di una caldaia a circolazione multipla della miscela aria-combustibile, ottenuta da una forma speciale delle pareti del forno, dalla disposizione dei bruciatori e dal metodo di alimentazione del combustibile e dell'aria forno a vortice.

Viene chiamato il forno a camera della caldaia, in cui la maggior parte del combustibile viene bruciata in un flusso d'aria combustibile rotante forno a ciclone.

Il forno della caldaia, in cui parte combustibile solido viene bruciato nello strato e vengono chiamate frazioni fini e gas combustibili - nel flusso d'aria sopra lo strato forno a cannello.

Viene chiamata la parte del forno della caldaia in cui avviene l'accensione e la combustione della maggior parte del combustibile Camera di combustione.

Viene chiamata la parte del forno della caldaia in cui il combustibile brucia e i prodotti della combustione vengono parzialmente raffreddati camera di raffreddamento.

costrizione locale sezione trasversale forno a caldaia, chiamato spremere la fornace.

Si chiama la parte della fornace in cui avviene il riscaldamento, l'essiccazione del combustibile e talvolta la sua accensione e combustione preforno.

Viene chiamata la parte inferiore del forno a camera della caldaia, progettata per rimuovere le scorie solide imbuto freddo.

Viene chiamata la parte inferiore del forno della caldaia, formata da superfici o schermi orizzontali e leggermente inclinati metter il fondo a.

Viene chiamato il canale destinato a dirigere i prodotti della combustione del combustibile e posizionare le superfici riscaldanti della caldaia canna fumaria.

Viene denominata la parte inferiore della canna fumaria della caldaia, destinata a raccogliere le ceneri in caduta dal flusso dei prodotti della combustione cestino della cenere.

Viene chiamato il bunker per la raccolta delle scorie solide, situato sotto l'imbuto freddo di una caldaia fissa bidone delle scorie.

Viene chiamato un dispositivo per la raccolta e la rimozione delle scorie fuse, situato sotto il focolare di una caldaia fissa bagno di scorie.

Un impianto caldaia (locale caldaia) è una struttura in cui il fluido di lavoro (vettore di calore) (solitamente acqua) viene riscaldato per un sistema di riscaldamento o fornitura di vapore, situato in un locale tecnico. I locali caldaie sono collegati alle utenze per mezzo di una conduttura di riscaldamento e/o di tubazioni del vapore. Il dispositivo principale del locale caldaia è una caldaia a vapore, a tubi di fuoco e / o ad acqua calda. Le caldaie sono utilizzate per la fornitura centralizzata di calore e vapore o per la fornitura di calore locale degli edifici.

L'impianto delle caldaie è un complesso di dispositivi ubicati in appositi locali che servono a convertire l'energia chimica del combustibile energia termica vapore o acqua calda. I suoi elementi principali sono la caldaia, dispositivo del forno(forno), dispositivi di alimentazione e tiraggio. In generale, un impianto di caldaie è una combinazione di una caldaia (caldaie) e apparecchiature, inclusi i seguenti dispositivi: alimentazione e combustione del combustibile; depurazione, trattamento chimico e disaerazione dell'acqua; scambiatori di calore per vari scopi; pompe dell'acqua di sorgente (grezza), pompe di rete o di circolazione - per la circolazione dell'acqua nel sistema di alimentazione del calore, pompe di reintegro - per compensare l'acqua consumata dal consumatore e le perdite nelle reti, pompe di alimentazione per la fornitura di acqua alle caldaie a vapore, ricircolo ( miscelazione); serbatoi di condensazione nutrienti, serbatoi di accumulo di acqua calda; soffiare i ventilatori e il percorso dell'aria; aspirafumi, percorso del gas e canna fumaria; dispositivi di ventilazione; sistemi di regolazione automatica e sicurezza della combustione del combustibile; scudo termico o pannello di controllo.

La caldaia è dispositivo di scambio termico, in cui il calore dei prodotti caldi della combustione del combustibile viene ceduto all'acqua. Di conseguenza, nelle caldaie a vapore, l'acqua viene convertita in vapore e nelle caldaie ad acqua calda viene riscaldata alla temperatura richiesta.

Il dispositivo di combustione serve per bruciare combustibile e convertire la sua energia chimica in calore di gas riscaldati.

I dispositivi di alimentazione (pompe, iniettori) sono progettati per fornire acqua alla caldaia.

Il dispositivo di tiraggio è costituito da ventilatori, un sistema di condotti del gas, aspiratori di fumo e un camino, con l'aiuto del quale viene fornita la quantità d'aria richiesta al forno e il movimento dei prodotti della combustione attraverso i condotti della caldaia, nonché la loro rimozione nell'atmosfera. I prodotti della combustione, muovendosi lungo i condotti del gas ea contatto con la superficie riscaldante, trasferiscono calore all'acqua.

Per garantire un funzionamento più economico, i moderni impianti di caldaie hanno elementi ausiliari: economizzatore d'acqua e riscaldatore d'aria, rispettivamente, per il riscaldamento dell'acqua e dell'aria; dispositivi per l'alimentazione del combustibile e la rimozione delle ceneri, per la pulizia dei fumi e dell'acqua di alimentazione; dispositivi di controllo termico e apparecchiature di automazione che garantiscono il normale e ininterrotto funzionamento di tutte le parti del locale caldaia.

A seconda dell'uso del loro calore, le caldaie si dividono in energia, riscaldamento e produzione e riscaldamento.

Le caldaie elettriche forniscono vapore centrali a vapore generazione di elettricità e di solito fanno parte di un complesso di centrali elettriche. Le caldaie per il riscaldamento e la produzione si trovano nelle imprese industriali e forniscono calore per i sistemi di riscaldamento e ventilazione, la fornitura di acqua calda agli edifici e i processi di produzione tecnologica. Le caldaie per riscaldamento risolvono gli stessi problemi, ma servono edifici residenziali e pubblici. Sono divisi in separati, interbloccati, ad es. adiacenti ad altri edifici e incorporati in edifici. Di recente, sempre più spesso si costruiscono centrali termiche autonome e ampliate con l'aspettativa di servire un gruppo di edifici, un quartiere residenziale, un microdistretto.

L'installazione di centrali termiche in edifici residenziali e pubblici è attualmente consentita solo previa adeguata giustificazione e coordinamento con le autorità di vigilanza sanitaria.

Caldaie bassa potenza(singoli e piccoli gruppi) sono solitamente costituiti da caldaie, pompe di circolazione e di reintegro e dispositivi di tiraggio. A seconda di questa attrezzatura, vengono principalmente determinate le dimensioni del locale caldaia.

2. Classificazione degli impianti di caldaie

Gli impianti di caldaie, a seconda della natura dei consumatori, si dividono in energia, produzione e riscaldamento e riscaldamento. A seconda del tipo di termovettore ottenuto, si dividono in vapore (per la produzione di vapore) e acqua calda (per la produzione di acqua calda).

Gli impianti di caldaie elettriche producono vapore per le turbine a vapore nelle centrali termoelettriche. Tali locali caldaie sono dotati, di regola, di ampi e media potenza, che producono vapore con parametri maggiorati.

Gli impianti di caldaie per riscaldamento industriale (solitamente vapore) producono vapore non solo per il fabbisogno industriale, ma anche per il riscaldamento, la ventilazione e la fornitura di acqua calda.

Gli impianti di riscaldamento (principalmente acqua-riscaldamento, ma possono anche essere a vapore) sono progettati per servire gli impianti di riscaldamento di locali industriali e residenziali.

A seconda dell'entità della fornitura di calore, le caldaie di riscaldamento sono locali (individuali), di gruppo e di distretto.

Le caldaie locali sono generalmente dotate di caldaie ad acqua calda con riscaldamento dell'acqua fino a una temperatura non superiore a 115 ° C o caldaie a vapore con una pressione di esercizio fino a 70 kPa. Tali caldaie sono progettate per fornire calore a uno o più edifici.

Gli impianti di caldaie di gruppo forniscono calore a gruppi di edifici, aree residenziali o piccoli quartieri. Sono dotati sia di caldaie a vapore che ad acqua calda di maggiore potenza termica rispetto alle caldaie per caldaie locali. Queste caldaie si trovano solitamente in edifici separati appositamente costruiti.

Le caldaie per teleriscaldamento sono utilizzate per fornire calore a grandi aree residenziali: sono dotate di caldaie ad acqua calda o vapore relativamente potenti.

Riso. uno.

Riso. 2.

Riso. 3.

Riso. 4.

Singoli elementiÈ consuetudine mostrare condizionatamente il diagramma schematico di un impianto di caldaia sotto forma di rettangoli, cerchi, ecc. e collegarli tra loro con linee (solide, tratteggiate) che denotano la tubazione, le condutture del vapore, ecc. schemi circuitali impianti di caldaie a vapore e acqua calda, ci sono differenze significative. Un impianto di caldaie a vapore (Fig. 4, a) di due caldaie a vapore 1, dotato di singoli economizzatori acqua 4 e aria 5, comprende un gruppo raccoglicenere 11, a cui Gas di scarico adatto per maiale prefabbricato 12. Per lo scarico dei gas di scarico nella zona tra il raccoglicenere 11 e il camino 9, sono installati aspiratori di fumo 7 con motori elettrici 8. Per azionare il locale caldaia senza aspiratori di fumo, sono installati cancelli (alette) 10.

Il vapore delle caldaie attraverso linee vapore separate 19 entra nella linea vapore comune 18 e attraverso di essa all'utenza 17. Dopo aver ceduto calore, il vapore condensa e ritorna al locale caldaia attraverso la linea condensa 16 alla vasca di raccolta condensa 14. Attraverso la linea 15, viene fornita acqua aggiuntiva al serbatoio della condensa dalla rete idrica o dal trattamento chimico dell'acqua (per compensare il volume non restituito dai consumatori).

Nel caso in cui parte della condensa si disperda al consumatore, una miscela di condensa e acqua aggiuntiva viene fornita dal serbatoio della condensa dalle pompe 13 attraverso la tubazione di alimentazione 2, prima all'economizzatore 4, quindi alla caldaia 1. Il l'aria necessaria alla combustione viene aspirata da ventilatori centrifughi 6 in parte dal locale caldaia del locale, in parte dall'esterno e attraverso condotti d'aria 3 viene alimentata prima ai generatori d'aria 5 e poi ai forni delle caldaie.

L'impianto della caldaia ad acqua calda (Fig. 4, b) è costituito da due caldaie ad acqua calda 1, un economizzatore d'acqua di gruppo 5 che serve entrambe le caldaie. I fumi che escono dall'economizzatore attraverso un comune maiale di raccolta 3 entrano direttamente nel camino 4. L'acqua riscaldata nelle caldaie entra nella tubazione comune 8, da dove viene fornita al consumatore 7. Dopo aver ceduto calore, l'acqua raffreddata viene prima inviato attraverso la tubazione di ritorno 2 all'economizzatore 5 e quindi di nuovo alle caldaie. L'acqua in un circuito chiuso (caldaia, utenza, economizzatore, caldaia) è movimentata da pompe di circolazione 6.

Riso. 5. : 1 - pompa di circolazione; 2 - focolare; 3 - surriscaldatore; 4 - tamburo superiore; 5 - scaldabagno; 6 - riscaldatore ad aria; 7- camino; 8 - ventilatore centrifugo(aspiratore di fumo); 9 - ventola per l'alimentazione dell'aria al riscaldatore d'aria

Sulla fig. 6 mostra uno schema di un'unità caldaia con una caldaia a vapore avente un tamburo superiore 12. Nella parte inferiore della caldaia è situato un forno 3. Gli ugelli o bruciatori 4 sono utilizzati per bruciare combustibile liquido o gassoso, attraverso il quale viene fornito combustibile a la fornace insieme all'aria. Caldaia limitata muri di mattoni- rivestimento 7.

Quando il carburante viene bruciato, il calore rilasciato riscalda l'acqua fino a ebollizione negli schermi dei tubi 2 installati superficie interna forno 3, e ne assicura la conversione in vapore acqueo.

Fig 6.

I gas di scarico del forno entrano nei condotti del gas della caldaia, formati da rivestimento e partizioni speciali installate in fasci di tubi. In movimento, i gas lavano i fasci di tubi della caldaia e del surriscaldatore 11, passano attraverso l'economizzatore 5 e il riscaldatore d'aria 6, dove vengono anche raffreddati per il trasferimento di calore all'acqua che entra nella caldaia e all'aria fornita a la fornace. Quindi, i gas di combustione notevolmente raffreddati vengono rimossi nell'atmosfera per mezzo di un aspiratore di fumo 17 attraverso il camino 19. I fumi della caldaia possono essere scaricati anche senza aspiratore fumi sotto l'azione del tiraggio naturale creato dal camino.

L'acqua dalla fonte di approvvigionamento idrico attraverso la tubazione di alimentazione viene fornita dalla pompa 16 all'economizzatore d'acqua 5, da dove, dopo il riscaldamento, entra nel tamburo superiore della caldaia 12. Il riempimento del tamburo della caldaia con acqua è controllato dal vetro indicatore d'acqua installato sul tamburo. In questo caso, l'acqua evapora e il vapore risultante viene raccolto nella parte superiore del tamburo superiore 12. Quindi il vapore entra nel surriscaldatore 11, dove viene completamente asciugato a causa del calore dei fumi e la sua temperatura aumenta .

Dal surriscaldatore 11, il vapore entra nella linea principale del vapore 13 e da lì al consumatore, e dopo l'uso condensa e ritorna sotto forma di acqua calda (condensa) al locale caldaia.

Le perdite di condensa presso il consumatore vengono reintegrate con acqua dal sistema di approvvigionamento idrico o da altre fonti di approvvigionamento idrico. Prima di entrare in caldaia, l'acqua viene sottoposta ad un trattamento adeguato.

L'aria necessaria alla combustione del combustibile viene prelevata, di norma, dalla sommità del locale caldaia ed è fornita dal ventilatore 18 al generatore di aria calda 6, dove viene riscaldata e quindi inviata al forno. Nelle caldaie di piccola capacità, i riscaldatori d'aria sono generalmente assenti e l'aria fredda viene fornita al forno da un ventilatore oa causa della rarefazione nel forno creata da un camino. Gli impianti di caldaie sono dotati di dispositivi per il trattamento dell'acqua (non rappresentati nello schema), strumentazione e idonee apparecchiature di automazione, che ne garantiscono il funzionamento ininterrotto e affidabile.

Riso. 7.

Per corretta installazione vengono utilizzati tutti gli elementi del locale caldaia schema elettrico, di cui un esempio è mostrato in Fig. 9.

Riso. 9.

Gli impianti di caldaia per acqua calda sono progettati per produrre acqua calda utilizzata per il riscaldamento, la fornitura di acqua calda e altri scopi.

Per garantire il normale funzionamento, i locali caldaie con caldaie ad acqua calda sono dotati degli accessori, della strumentazione e delle apparecchiature di automazione necessari.

Una caldaia ad acqua calda ha un vettore di calore: l'acqua, in contrasto con una caldaia a vapore, che ha due vettori di calore: acqua e vapore. A questo proposito, nella caldaia a vapore è necessario disporre di tubazioni separate per vapore e acqua, nonché serbatoi per la raccolta della condensa. Tuttavia, ciò non significa che gli schemi delle caldaie ad acqua calda siano più semplici di quelli a vapore. Gli impianti di riscaldamento dell'acqua e di caldaie a vapore variano in complessità a seconda del tipo di combustibile utilizzato, della progettazione di caldaie, forni, ecc. Sia un impianto di caldaie a vapore che uno di riscaldamento dell'acqua comprendono solitamente più unità caldaia, ma non meno di due e non più di quattro a cinque. Tutti sono interconnessi da comunicazioni comuni: gasdotti, gasdotti, ecc.

Il dispositivo delle caldaie di potenza inferiore è mostrato di seguito al paragrafo 4 di questo argomento. Per comprendere meglio la struttura e i principi di funzionamento di caldaie di diverse capacità, è opportuno confrontare la struttura di queste caldaie meno potenti con il dispositivo delle caldaie più grandi sopra descritte e trovare in esse gli elementi principali che svolgono le stesse prestazioni funzioni, oltre a comprendere le ragioni principali delle differenze nei design.

3. Classificazione dei gruppi caldaia

Caldaie come dispositivi tecnici per la produzione di vapore o acqua calda si differenziano per la varietà di forme costruttive, principi di funzionamento, tipi di combustibile utilizzato e indicatori di prestazione. Ma secondo il metodo di organizzazione del movimento dell'acqua e della miscela acqua-vapore, tutte le caldaie possono essere suddivise nei seguenti due gruppi:

Caldaie a circolazione naturale;

Caldaie con movimento forzato del liquido di raffreddamento (acqua, miscela vapore-acqua).

Nelle moderne caldaie industriali di riscaldamento e riscaldamento per la produzione di vapore vengono utilizzate principalmente caldaie a circolazione naturale e per la produzione di acqua calda - caldaie con movimento forzato del liquido di raffreddamento, funzionanti secondo il principio del flusso diretto.

Le moderne caldaie a vapore a circolazione naturale sono costituite da tubi verticali posti tra due collettori (tamburo superiore e tamburo inferiore). Il loro dispositivo è mostrato nel disegno in fig. 10, una fotografia del tamburo superiore e inferiore con tubi che li collegano - in fig. 11 e posizionamento nel locale caldaia - in fig. 12. Una parte delle tubazioni, dette "tubazioni di sollevamento" riscaldate, è riscaldata da una torcia e dai prodotti della combustione del combustibile, e l'altra parte, solitamente non riscaldata, delle tubazioni, si trova all'esterno del gruppo caldaia ed è denominata "pluviali ". Nei tubi montanti riscaldati, l'acqua viene riscaldata a ebollizione, evapora parzialmente ed entra nel tamburo della caldaia sotto forma di una miscela di acqua e vapore, dove viene separata in vapore e acqua. Attraverso tubi non riscaldati discendenti, l'acqua dal tamburo superiore entra nel collettore inferiore (tamburo).

Il movimento del liquido di raffreddamento nelle caldaie a circolazione naturale è dovuto alla pressione di azionamento creata dalla differenza di peso della colonna d'acqua nella colonna discendente e della colonna della miscela vapore-acqua nei tubi di colonna montante.

Riso. 10.

Riso. undici.

Riso. 12.

Nelle caldaie a vapore a circolazione forzata multipla, le superfici riscaldanti sono realizzate sotto forma di serpentine che formano circuiti di circolazione. Il movimento dell'acqua e della miscela vapore-acqua in tali circuiti viene effettuato mediante una pompa di circolazione.

Nelle caldaie a vapore a passaggio unico, il rapporto di circolazione è uno, ad es. L'acqua di alimentazione, riscaldandosi, si trasforma successivamente in una miscela di acqua e vapore, vapore saturo e surriscaldato.

Nelle caldaie ad acqua calda, quando ci si sposta lungo il circuito di circolazione, l'acqua viene riscaldata in un giro dalla temperatura iniziale a quella finale.

In base al tipo di vettore di calore, le caldaie sono suddivise in caldaie per il riscaldamento dell'acqua e caldaie a vapore. Gli indicatori principali di una caldaia per acqua calda sono Energia termica, ovvero potenza termica e temperatura dell'acqua; indicatori chiave caldaia a vapore- portata vapore, pressione e temperatura.

Caldaie ad acqua calda, il cui scopo è ottenere acqua calda impostare i parametri, sono utilizzati per l'approvvigionamento termico di impianti di riscaldamento e ventilazione, utenze domestiche e tecnologiche. Le caldaie ad acqua calda, che di solito funzionano secondo un principio unico con un flusso d'acqua costante, sono installate non solo nelle centrali termoelettriche, ma anche nel teleriscaldamento, nonché nei locali caldaie industriali e di riscaldamento come principale fonte di approvvigionamento di calore.

Riso. tredici.

Riso. 14.

In base al movimento relativo dei mezzi di scambio termico (fumi, acqua e vapore), le caldaie a vapore (generatori di vapore) possono essere suddivise in due gruppi: caldaie a tubi d'acqua e caldaie a tubi di fumo. Nei generatori di vapore a tubi d'acqua, l'acqua e una miscela vapore-acqua si muovono all'interno dei tubi ei gas di scarico lavano i tubi dall'esterno. In Russia nel 20 ° secolo, le caldaie a tubi d'acqua di Shukhov erano utilizzate prevalentemente. Nei tubi antincendio, invece, i fumi si muovono all'interno dei tubi e l'acqua lava i tubi dall'esterno.

Secondo il principio del movimento dell'acqua e della miscela acqua-vapore, i generatori di vapore sono suddivisi in unità a circolazione naturale e circolazione forzata. Queste ultime sono suddivise in a flusso diretto ea circolazione forzata multipla.

Esempi di posizionamento in caldaie a caldaia di diverse capacità e scopi, nonché altre apparecchiature, sono mostrati in fig. 14-16.

Riso. 15.

Riso. sedici. Esempi di posizionamento di caldaie domestiche e altre apparecchiature

Una caldaia a vapore è un dispositivo utilizzato nella vita di tutti i giorni e nell'industria. È progettato per trasformare l'acqua in vapore. Il vapore risultante viene successivamente utilizzato per riscaldare l'alloggiamento o ruotare le turbomacchine. Cosa sono le macchine a vapore e dove sono più richieste?

Una caldaia a vapore è una macchina per la produzione di vapore. In questo caso, il dispositivo può produrre 2 tipi di vapore: saturo e surriscaldato. Il vapore saturo ha una temperatura di 100ºC e una pressione di 100 kPa. Il vapore surriscaldato è caratterizzato da alta temperatura (fino a 500ºC) e alta pressione (oltre 26 MPa).

Nota: Il vapore saturo viene utilizzato nel riscaldamento di case private, surriscaldate - nell'industria e nell'energia. Trasferisce meglio il calore, quindi l'utilizzo di vapore surriscaldato aumenta l'efficienza dell'impianto.

Dove vengono utilizzate le caldaie a vapore?

1. V sistema di riscaldamento- il vapore è un vettore energetico.
2. Nel settore energetico, i motori a vapore industriali (generatori di vapore) vengono utilizzati per generare elettricità.
3. Nell'industria, il vapore surriscaldato può essere utilizzato per convertire in movimento meccanico e spostare i veicoli.

Caldaie a vapore: ambito

domestico dispositivi a vapore utilizzato come fonte di calore per il riscaldamento domestico. Riscaldano un contenitore d'acqua e guidano il vapore risultante nei tubi di riscaldamento. Spesso un tale sistema è dotato di un forno a carbone fisso o di una caldaia. Solitamente, Elettrodomestici per il riscaldamento con vapore si crea solo vapore saturo non surriscaldato.

Per applicazioni industriali il vapore è surriscaldato. Si continua a riscaldare dopo l'evaporazione per aumentare ulteriormente la temperatura. Tali installazioni richiedono un'esecuzione di alta qualità per prevenire l'esplosione del serbatoio del vapore.

Il vapore surriscaldato della caldaia può essere utilizzato per generare elettricità o movimento meccanico. Come succede? Dopo l'evaporazione, il vapore entra nella turbina a vapore. Qui il flusso di vapore fa ruotare l'albero. Questa rotazione viene ulteriormente trasformata in elettricità. È così che si ottiene l'energia elettrica nelle turbine delle centrali elettriche: quando l'albero delle turbomacchine ruota, viene generata una corrente elettrica.

Oltre l'istruzione corrente elettrica, la rotazione dell'albero può essere trasmessa direttamente al motore e alle ruote. Di conseguenza, il trasporto del vapore entra in movimento. Un noto esempio di locomotiva a vapore è una locomotiva a vapore. In esso, quando il carbone veniva bruciato, l'acqua veniva riscaldata, formata vapore saturo, che faceva ruotare l'albero motore e le ruote.

Il principio di funzionamento della caldaia a vapore

La fonte di calore per il riscaldamento dell'acqua in una caldaia a vapore può essere qualsiasi tipo di energia: solare, geotermica, elettrica, calore dalla combustione di combustibili solidi o gas. Il vapore risultante è un liquido di raffreddamento, trasferisce il calore di combustione del carburante nel luogo della sua applicazione.

V vari disegni caldaie a vapore utilizzate schema generale scaldare l'acqua e trasformarla in vapore:

• L'acqua viene pulita e immessa nel serbatoio con l'ausilio di una pompa elettrica. Di norma, il serbatoio si trova nella parte superiore della caldaia.
• Dal serbatoio, l'acqua scorre lungo i tubi fino al collettore.
• Dal collettore l'acqua risale nuovamente verso l'alto attraverso la zona di riscaldamento (combustione del combustibile).
• Il vapore si forma all'interno del tubo dell'acqua, che sale sotto l'influenza della differenza di pressione tra il liquido e il gas.
• Nella parte superiore, il vapore passa attraverso un separatore. Qui viene separato dall'acqua, i cui resti vengono restituiti alla vasca. Il vapore entra quindi nella linea del vapore.
• Se questa non è una semplice caldaia a vapore, ma un generatore di vapore, i suoi tubi passano di nuovo attraverso la zona di combustione e riscaldamento.

Dispositivo caldaia a vapore

Una caldaia a vapore è un contenitore all'interno del quale l'acqua riscaldata evapora e forma vapore. Di norma, questa è una pipa di varie dimensioni.

Oltre al tubo dell'acqua, le caldaie hanno una camera di combustione (al suo interno brucia il carburante). Il design del forno è determinato dal tipo di combustibile per il quale è progettata la caldaia. Se è carbone duro, legna da ardere, quindi sotto Camera di combustione c'è una griglia. Ha carbone e legna da ardere. Dal basso, l'aria passa attraverso la griglia nella camera di combustione. Per una trazione efficace (movimento dell'aria e combustione del carburante), i focolari sono disposti nella parte superiore.

Se il vettore energetico è liquido o gassoso (olio combustibile, gas), nella camera di combustione viene introdotto un bruciatore. Per il movimento dell'aria fanno anche ingresso e uscita (griglia e camino).

Il gas caldo dalla combustione del carburante sale in un contenitore d'acqua. Riscalda l'acqua ed esce attraverso il camino. L'acqua riscaldata al punto di ebollizione inizia ad evaporare. Il vapore sale ed entra nei tubi. È così che avviene la circolazione naturale del vapore nell'impianto.

Classificazione delle caldaie a vapore

caldaie a vapore classificati secondo diversi criteri. A seconda del tipo di carburante su cui lavorano:

• gas;
• carbone;
• carburante;
• elettrico.

Intenzionalmente:

• domestico;
• industriale;
• energia;
• raccolta differenziata.

Per caratteristiche di progettazione:

• tubo del gas;
• tubo dell'acqua.

Diamo un'occhiata alla differenza tra il design delle macchine del tubo del gas e del tubo dell'acqua.

Caldaie a gas e a tubi d'acqua: differenze

Il recipiente di generazione del vapore è spesso un tubo o più tubi. L'acqua nei tubi viene riscaldata dai gas caldi formati durante la combustione del carburante. I dispositivi in ​​cui i gas salgono verso i tubi con l'acqua sono chiamati caldaie a tubi di gas. Lo schema dell'unità tubo gas è mostrato in figura.

Schema di una caldaia a tubi di gas: 1 - alimentazione di combustibile e acqua, 2 - camera di combustione, 3 e 4 - tubi di fuoco con gas caldo che va oltre il camino (posizioni 13 e 14 - camino), 5 - griglia tra i tubi, 6 - ingresso acqua , l'uscita è indicata dal numero 11 - la sua uscita, inoltre, all'uscita è presente un dispositivo per misurare la quantità di acqua (indicata dal numero 12), 7 - uscita vapore, la sua zona la formazione è indicata dal numero 10, 8 - separatore di vapore, 9 - superficie esterna un contenitore in cui circola l'acqua.

Esistono altri modelli in cui il gas si muove attraverso un tubo all'interno di un contenitore d'acqua. In tali dispositivi, i serbatoi d'acqua sono chiamati tamburi e i dispositivi stessi sono chiamati caldaie a vapore a tubi d'acqua. A seconda della posizione dei tamburi con l'acqua, le caldaie a tubi d'acqua sono classificate in orizzontali, verticali, radiali e combinazioni di diverse direzioni dei tubi. Nella figura è mostrato un diagramma del movimento dell'acqua attraverso una caldaia a tubi d'acqua.

Schema di una caldaia a tubi d'acqua: 1 - alimentazione del carburante, 2 - forno, 3 - tubi per il movimento dell'acqua; la direzione del suo movimento è indicata dai numeri 5,6 e 7, il luogo di ingresso dell'acqua è 13, il luogo di uscita dell'acqua è 11 e il luogo di scarico è 12, 4 è la zona in cui l'acqua inizia a girare in vapore, 19 è la zona dove c'è sia vapore che acqua, 18 - zona vapore, 8 - pareti divisorie che dirigono il movimento dell'acqua, 9 - camino e 10 - camino, 14 - uscita vapore attraverso il separatore 15, 16 - il superficie esterna del serbatoio dell'acqua (tamburo).

Caldaie a gas e a tubi d'acqua: confronto

Per confrontare le caldaie a gas e a tubi d'acqua, ecco alcuni fatti:

1. La dimensione dei tubi per acqua e vapore: per le caldaie a tubi di gas, i tubi sono più grandi, per le caldaie a tubi d'acqua, sono più piccoli.
2. La potenza di una caldaia a tubi di gas è limitata da una pressione di 1 MPa e da una capacità di generazione di calore fino a 360 kW. È connesso con grande taglia tubi. Possono generare una notevole quantità di vapore e alta pressione. Un aumento della pressione e della quantità di calore generata richiede un notevole ispessimento delle pareti. Il prezzo di una tale caldaia con pareti spesse sarà irragionevolmente alto, non economicamente redditizio.
3. La potenza di una caldaia a tubi d'acqua è superiore a quella di una caldaia a tubi di gas. Qui vengono utilizzati i tubi grande diametro. Pertanto, la pressione e la temperatura del vapore possono essere superiori a quelle delle unità a tubo del gas.

Nota: Le caldaie a tubi d'acqua sono più sicure, più potenti, producono alta temperatura e consentire sovraccarichi significativi. Questo dà loro un vantaggio rispetto alle unità a tubo del gas.

Elementi aggiuntivi dell'unità

Il design di una caldaia a vapore può includere non solo una camera di combustione e tubi (tamburi) per la circolazione di acqua e vapore. Inoltre, vengono utilizzati dispositivi che aumentano l'efficienza del sistema (aumentare la temperatura del vapore, la sua pressione, la quantità):

1. Surriscaldatore: aumenta la temperatura del vapore oltre i +100ºC. Questo, a sua volta, aumenta l'economia e l'efficienza della macchina. La temperatura del vapore surriscaldato può raggiungere i 500 ºC (è così che funzionano le caldaie a vapore nelle centrali nucleari). Il vapore viene inoltre riscaldato nei tubi in cui entra dopo l'evaporazione. Allo stesso tempo, può avere una propria camera di combustione o essere integrato in una comune caldaia a vapore. Strutturalmente si distinguono i surriscaldatori per convezione e per irraggiamento. Le strutture radianti riscaldano il vapore 2-3 volte di più rispetto a quelle di convezione.
2. Separatore di vapore: rimuove l'umidità dal vapore e lo rende asciutto. Ciò aumenta l'efficienza del dispositivo, la sua efficienza.
3. Un accumulatore di vapore è un dispositivo che preleva vapore dal sistema quando ce n'è molto e lo aggiunge al sistema quando non ce n'è abbastanza.
4. Dispositivo per la preparazione dell'acqua - riduce la quantità di ossigeno disciolto nell'acqua (che previene la corrosione), rimuove i minerali disciolti nell'acqua (con reagenti chimici). Queste misure impediscono l'intasamento dei tubi con il calcare, che compromette il trasferimento di calore e crea le condizioni per la combustione dei tubi.

Inoltre, sono presenti valvole di scarico della condensa, riscaldatori d'aria e, naturalmente, un sistema di monitoraggio e controllo. Include un interruttore e un interruttore di combustione, regolatori automatici del consumo di acqua e carburante.

Generatore di vapore: potente motore a vapore

Un generatore di vapore è una caldaia a vapore dotata di diversi dispositivi aggiuntivi. Il suo design include uno o più surriscaldatori intermedi, che aumentano la potenza del suo funzionamento di decine di volte. Dove vengono utilizzati i potenti motori a vapore?

I generatori di vapore sono utilizzati principalmente nelle centrali nucleari. Qui, con l'aiuto del vapore, l'energia del decadimento di un atomo viene convertita in elettricità. Descriviamo due metodi per riscaldare l'acqua e generare vapore in un reattore:

1. L'acqua lava il recipiente del reattore dall'esterno, mentre si riscalda e raffredda il reattore. Pertanto, la formazione di vapore avviene in un circuito separato (l'acqua viene riscaldata contro le pareti del reattore e trasferisce il calore al circuito di evaporazione). In questo progetto viene utilizzato un generatore di vapore, che funge da scambiatore di calore.
2. I tubi per l'acqua di riscaldamento scorrono all'interno del reattore. Quando i tubi vengono immessi nel reattore, questo diventa una camera di combustione e il vapore viene trasferito direttamente al generatore elettrico. Questo progetto è chiamato reattore ad acqua bollente. Non è necessario un generatore di vapore.

I generatori di vapore industriali sono macchine potenti che forniscono elettricità alle persone. Unità domestiche - lavorano anche al servizio dell'uomo. Le caldaie a vapore ti consentono di riscaldare la casa e di esibirti vari lavori, e anche fare la parte del leone energia elettrica per impianti metallurgici. Le caldaie a vapore sono la spina dorsale dell'industria.

Le caldaie si distinguono per le seguenti caratteristiche:

Su appuntamento:

Energicamentee- produzione di vapore per turbine a vapore; si distinguono per l'elevata produttività, l'aumento dei parametri del vapore.

Industriale- produrre vapore sia per le turbine a vapore che per le esigenze tecnologiche dell'impresa.

Il riscaldamento- produzione di vapore per riscaldamento industriale, residenziale e edifici pubblici. Questi includono e caldaie ad acqua calda. Caldaia ad acqua calda - un dispositivo progettato per produrre acqua calda con una pressione superiore alla pressione atmosferica.

Caldaie a calore residuo- progettati per produrre vapore o acqua calda attraverso l'utilizzo di calore da risorse energetiche secondarie (SER) nel trattamento dei rifiuti chimici, dei rifiuti domestici, ecc.

Tecnologia energetica- sono progettati per produrre vapore mediante HOR e ne sono parte integrante processo tecnologico(es. unità di recupero della soda).

Secondo il design del dispositivo di combustione(Fig. 7):

Riso. 7. Classificazione generale dei dispositivi di combustione

Distinguere i focolari stratificato - per bruciare combustibile grumoso e Camera - per la combustione di gas e combustibili liquidi, nonché combustibili solidi allo stato polverizzato (o finemente frantumato).

I forni a strati sono suddivisi in forni a letto denso e fluidizzato e i forni a camera sono suddivisi in forni a svasatura a flusso diretto e forni a ciclone (vortice).

I forni a camera per combustibile polverizzato sono suddivisi in forni con rimozione delle ceneri solide e liquide. Inoltre, in base alla progettazione possono essere monocamerali e multicamerali e in modalità aerodinamica - sotto vuoto e sovralimentato.

Fondamentalmente, viene utilizzato uno schema del vuoto, quando viene creata una pressione inferiore alla pressione atmosferica nei condotti del gas della caldaia da un aspiratore di fumi, cioè il vuoto. Ma in alcuni casi, quando si bruciano gas e olio combustibile o combustibili solidi con rimozione delle ceneri liquide, è possibile utilizzare un circuito pressurizzato.

Schema di una caldaia pressurizzata. In queste caldaie fornisce un'unità di ventilazione ad alta pressione sovrapressione nella camera di combustione 4 - 5 kPa, che consente di superare la resistenza aerodinamica del percorso del gas (Fig. 8). Pertanto, in questo schema non esiste un aspiratore di fumo. La tenuta al gas del percorso del gas è assicurata dall'installazione di schermi a membrana nella camera di combustione e sulle pareti delle canne fumarie della caldaia.

Vantaggi di questo schema:

Costi di capitale relativamente bassi per la muratura;

Inferiore rispetto ad una caldaia funzionante sottovuoto, consumo di energia elettrica per il proprio fabbisogno;

Di più alta efficienza riducendo le perdite con i gas in uscita dovute all'assenza di aspirazione dell'aria nel percorso del gas della caldaia.

Difetto- la complessità della tecnologia di progettazione e produzione delle superfici riscaldanti a membrana.

Per tipo di liquido di raffreddamento generato dalla caldaia: vapore e acqua calda.

Per il movimento di gas e acqua (vapore):

Tubo del gas (tubo del fuoco e con tubi del fumo);

Tubo dell'acqua;

Combinato.

Schema di una caldaia a tubi di fuoco. Le caldaie sono progettate per sistemi chiusi di riscaldamento, ventilazione e fornitura di acqua calda e sono prodotte per funzionare a una pressione di esercizio consentita di 6 bar e una temperatura dell'acqua consentita fino a 115°C. Le caldaie sono progettate per funzionare con combustibili gassosi e liquidi, inclusi olio combustibile e petrolio greggio, e forniscono un fattore di efficienza del 92% quando si lavora a gas e dell'87% con olio combustibile.

Le caldaie ad acqua calda in acciaio hanno una camera di combustione reversibile orizzontale con una disposizione concentrica di tubi di fuoco (Fig. 9). Per ottimizzare il carico termico, la pressione in camera di combustione e la temperatura dei fumi, i tubi di combustione sono dotati di turbolatori in acciaio inox.

Riso. 8. Schema della caldaia in "pressione":

1 - albero di aspirazione dell'aria; 2 - ventola ad alta pressione; 3 - riscaldatore ad aria del 1° stadio; 4 - economizzatore d'acqua del 1° stadio; 5 - riscaldatore ad aria del 2° stadio; 6 - condotti dell'aria calda; 7 - dispositivo bruciatore; 8 - schermi a tenuta di gas realizzati con tubi a membrana; 9 - canna fumaria

Riso. 9. Schema della camera di combustione delle caldaie a tubi di fumo:

1 - copertina;

2 - forno a caldaia;

3 - tubi antincendio;

4 - tavole tubolari;

5- caminetto parte della caldaia;

6 - botola del camino;

7 - dispositivo bruciatore

Attraverso la circolazione dell'acqua tutta la varietà di design delle caldaie a vapore per l'intera gamma di pressioni di esercizio può essere ridotta a tre tipi:

- a circolazione naturale- Riso. 10 bis;

- con circolazione forzata multipla- Riso. 10b;

- Una volta attraverso - Riso. 10° secolo

Riso. 10. Metodi di circolazione dell'acqua

Nelle caldaie a circolazione naturale, il movimento del fluido di lavoro lungo il circuito evaporativo viene effettuato a causa della differenza di densità delle colonne del mezzo di lavoro: acqua nel sistema di alimentazione discendente e miscela vapore-acqua in quello evaporativo ascendente parte del circuito di circolazione (Fig. 10a). La pressione di pilotaggio di circolazione nel circuito può essere espressa dalla formula

, Papà,

dove h è l'altezza del contorno, g è l'accelerazione di caduta libera, , è la densità dell'acqua e della miscela vapore-acqua.

A pressione critica, il mezzo di lavoro è monofase e la sua densità dipende solo dalla temperatura, e poiché queste ultime sono vicine tra loro nei sistemi di abbassamento e sollevamento, la pressione di azionamento della circolazione sarà molto ridotta. Pertanto, in pratica, la circolazione naturale viene utilizzata solo per caldaie fino a alte pressioni, di solito non superiore a 14 MPa.

Il movimento del fluido di lavoro lungo il circuito evaporativo è caratterizzato dal rapporto di circolazione K, che è il rapporto tra la portata massica oraria del fluido di lavoro attraverso il sistema evaporativo della caldaia e la sua produzione oraria di vapore. Per le moderne caldaie ad altissima pressione K = 5-10, per le caldaie a bassa e media pressione K va da 10 a 25.

Una caratteristica delle caldaie a circolazione naturale è il metodo di disposizione delle superfici di riscaldamento, che consiste in quanto segue:

· i pluviali non devono essere riscaldati per mantenere un livello sufficientemente alto;

· i tubi di sollevamento devono essere di progettazione tale da escludere la formazione di ristagni di vapore durante il passaggio della miscela vapore-acqua attraverso di essi;

· la velocità dell'acqua e della miscela in tutti i tubi deve essere moderata per ottenere una bassa resistenza idraulica, che si ottiene scegliendo tubi con superfici riscaldanti di diametro sufficientemente grande (60 - 83 mm).

Nelle caldaie a circolazione forzata multipla, il movimento del fluido di lavoro lungo il circuito di evaporazione viene effettuato a causa del funzionamento della pompa di circolazione, che è inclusa nel flusso verso il basso del fluido di lavoro (Fig. 10b). La portata di circolazione viene mantenuta bassa (K=4-8), in quanto la pompa di circolazione ne garantisce la conservazione durante tutte le fluttuazioni di carico. Le caldaie a circolazione forzata multipla consentono di risparmiare metallo per riscaldare le superfici, come velocità aumentate acqua e miscela di lavoro, migliorando così parzialmente il raffreddamento della parete del tubo. Allo stesso tempo, le dimensioni dell'unità sono alquanto ridotte, poiché il diametro dei tubi può essere scelto più piccolo rispetto alle caldaie a circolazione naturale. Queste caldaie possono essere utilizzate fino a pressioni critiche di 22,5 MPa, la presenza di un tamburo consente di asciugare bene il vapore e soffiare attraverso l'acqua contaminata della caldaia.

Nelle caldaie a passaggio singolo (Fig. 10c), il rapporto di circolazione è uguale a uno e il movimento del fluido di lavoro dall'ingresso all'economizzatore all'uscita dell'unità di vapore surriscaldato è forzato, effettuato dalla pompa di alimentazione. Non è presente il tamburo (elemento piuttosto costoso), che dà un certo vantaggio alle unità a flusso diretto ad altissima pressione; questa circostanza determina tuttavia un aumento del costo del trattamento dell'acqua di stazione a pressione supercritica, in quanto aumentano i requisiti di purezza dell'acqua di alimentazione, che in questo caso non dovrebbe contenere più impurità del vapore prodotto dalla caldaia. Le caldaie a passaggio unico sono universali in termini di pressione di esercizio e, a pressione supercritica, sono generalmente gli unici generatori di vapore e sono ampiamente utilizzati nella moderna industria dell'energia elettrica.

Esiste una sorta di circolazione dell'acqua nei generatori di vapore a flusso diretto - circolazione combinata, effettuata da una pompa speciale o da un circuito di circolazione parallelo aggiuntivo circolazione naturale nella parte evaporativa di una caldaia passante, che consente di migliorare il raffreddamento dei tubi a parete a bassi carichi della caldaia aumentando del 20-30% la massa del fluido di lavoro che li attraversa.

Schema di una caldaia a circolazione forzata multipla per la pressione subcritica è mostrato in fig. undici.

Riso. 11. Schema strutturale di una caldaia a circolazione forzata multipla:

1 - economizzatore; 2 - tamburo;

3 - tubo di alimentazione inferiore; 4 - pompa di circolazione; 5 - distribuzione dell'acqua attraverso i circuiti di circolazione;

6 - superfici riscaldanti per radiazione evaporativa;

7 - festone; 8 - surriscaldatore;

9 - riscaldatore ad aria

La pompa di circolazione 4 funziona con una caduta di pressione di 0,3 MPa e consente l'utilizzo di tubi di piccolo diametro, risparmiando metallo. Il piccolo diametro dei tubi e il basso rapporto di circolazione (4 - 8) provocano una relativa diminuzione del volume d'acqua dell'unità, quindi una diminuzione delle dimensioni del tamburo, una diminuzione della perforazione in esso, e quindi un generale diminuzione del costo della caldaia.

Il piccolo volume e l'indipendenza della pressione di circolazione utile dal carico consentono di fondere e fermare rapidamente l'unità, ad es. operare in modalità di controllo. L'ambito delle caldaie a circolazione forzata multipla è limitato da pressioni relativamente basse, alle quali è possibile ottenere il massimo effetto economico grazie alla riduzione del costo delle superfici riscaldanti evaporative convettive sviluppate. Le caldaie a circolazione forzata multipla hanno trovato distribuzione negli impianti a recupero di calore e negli impianti a ciclo combinato.

Caldaie a flusso diretto. Le caldaie a passaggio diretto non hanno un confine fisso tra l'economizzatore e la parte evaporativa, tra la superficie riscaldante evaporativa e il surriscaldatore. Quando la temperatura dell'acqua di alimentazione, la pressione di esercizio nell'unità, il regime dell'aria del forno, il contenuto di umidità del combustibile e altri fattori cambiano, cambiano i rapporti tra le superfici riscaldanti dell'economizzatore, la parte evaporativa e il surriscaldatore . Quindi, quando la pressione nella caldaia diminuisce, il calore del liquido diminuisce, il calore di evaporazione aumenta e il calore di surriscaldamento diminuisce, quindi la zona occupata dall'economizzatore (zona di riscaldamento) diminuisce, la zona di evaporazione aumenta e la zona di surriscaldamento diminuisce.

Nelle unità a flusso diretto, tutte le impurità provenienti da nutrire l'acqua, non possono essere rimossi con soffiaggio come le caldaie a tamburo e si depositano sulle pareti delle superfici riscaldanti o vengono portati via con il vapore nella turbina. Pertanto, le caldaie a passaggio unico richiedono elevati requisiti di qualità dell'acqua di alimentazione. Per ridurre il rischio di esaurimento dei tubi dovuto alla deposizione di sali al loro interno, la zona in cui evaporano le ultime gocce di umidità e inizia il surriscaldamento del vapore viene estratta dal forno a pressioni subcritiche in un condotto del gas convettivo (il cosiddetto zona di transizione remota).

Nella zona di transizione c'è una precipitazione energetica e una deposizione di impurità, e poiché la temperatura della parete metallica del tubo nella zona di transizione è inferiore a quella del forno, il rischio di bruciatura del tubo è notevolmente ridotto e lo spessore dei depositi può permettersi di essere maggiore. Di conseguenza, viene allungata la campagna di lavoro interflushing della caldaia.

Per le unità di pressione supercritica, la zona di transizione, cioè è presente anche una zona di maggiore precipitazione salina, ma è molto estesa. Quindi, se per le alte pressioni la sua entalpia è misurata come 200-250 kJ/kg, per le pressioni supercritiche aumenta a 800 kJ/kg, e quindi l'implementazione di una zona di transizione remota diventa impraticabile, soprattutto perché il contenuto di sale nel mangime l'acqua è così bassa qui, che è quasi uguale alla loro solubilità in vapore. Pertanto, se una caldaia progettata per pressione supercritica ha una zona di transizione remota, ciò avviene solo per motivi di normale raffreddamento dei fumi.

A causa del piccolo volume di accumulo dell'acqua nelle caldaie a passaggio singolo ruolo importante svolge il sincronismo della fornitura di acqua, carburante e aria. Se questa conformità viene violata, è possibile fornire alla turbina vapore umido o eccessivamente surriscaldato e quindi, per le unità una tantum, l'automazione del controllo di tutti i processi è semplicemente obbligatoria. Caldaie monouso progettate dal professor L.K. Ramzin. Una caratteristica della caldaia è la disposizione delle superfici riscaldanti radianti sotto forma di un avvolgimento ascendente orizzontalmente di tubi lungo le pareti del forno con un minimo di collettori (Fig. 12).

Riso. 12. Schema strutturale della caldaia unica di Ramzin:

1 - economizzatore; 2 - bypass dei tubi non riscaldati; 3 - collettore di distribuzione inferiore dell'acqua; 4 - tubi schermanti; 5 - collettore superiore di raccolta della miscela; 6 - zona di transizione remota; 7 - parte della parete del surriscaldatore; 8 - parte convettiva del surriscaldatore; 9 - riscaldatore ad aria; 10 - bruciatore

Come ha dimostrato in seguito la pratica, tale schermatura ha sia positivo che lati negativi. Positivo è il riscaldamento uniforme dei singoli tubi inclusi nel nastro, poiché i tubi passano lungo l'altezza del forno tutte le zone di temperatura nelle stesse condizioni. Negativo: l'impossibilità di eseguire superfici di radiazione con blocchi di grandi dimensioni di fabbrica, nonché una maggiore tendenza a farlo alesatori termoidraulici(distribuzione irregolare di temperatura e pressione nei tubi lungo la larghezza del condotto del gas) a pressione ultraelevata e supercritica a causa di un grande incremento di entalpia in una lunga bobina.

Per tutti i sistemi di unità a flusso diretto, alcuni Requisiti generali. Pertanto, in un economizzatore convettivo, l'acqua di alimentazione non viene riscaldata all'ebollizione di circa 30 °C prima di entrare negli schermi del forno, il che elimina la formazione di una miscela acqua-vapore e la sua distribuzione irregolare lungo i tubi paralleli degli schermi. Inoltre, nella zona di combustione attiva del combustibile, negli schermi, viene fornita una velocità di massa ρω ≥ 1500 kg/(m 2 s) sufficientemente elevata con una potenza nominale di vapore D n, che garantisce un raffreddamento affidabile dei tubi dello schermo. Circa il 70 - 80% dell'acqua si trasforma in vapore negli schermi del forno e l'umidità rimanente evapora nella zona di transizione e tutto il vapore viene surriscaldato di 10-15 ° C per evitare depositi di sale nella parte superiore di irraggiamento del surriscaldatore.

Inoltre, le caldaie a vapore sono classificate in base alla pressione del vapore e alla produzione di vapore.

Pressione del vapore:

Basso - fino a 1 MPa;

Medio da 1 a 10 MPa;

Alto - 14 MPa;

Altissimo - 18-20 MPa;

Supercritico - 22,5 MPa e oltre.

Per prestazione:

Piccolo - fino a 50 t/h;

Medio - 50-240 t/ora;

Grande (energia) - oltre 400 t / h.

Marcatura caldaia

I seguenti indici sono stabiliti per la marcatura delle caldaie:

- Tipo di carburante : A- carbone; B- lignite; CON- liste; m- carburante; G- gas (quando l'olio combustibile e il gas vengono bruciati in un forno a camera, l'indice del tipo di forno non è indicato); o- rifiuti, immondizia; D- altri tipi di carburante;

- tipo focolare: T- forno a camera con rimozione delle scorie solide; F- forno a camera con rimozione delle scorie liquide; R- forno a stratificazione (l'indice del tipo di combustibile bruciato nel forno a stratificazione non è indicato nella designazione); V- forno a vortice; C- forno a ciclone; F- forno a letto fluido; un indice viene introdotto nella designazione delle caldaie pressurizzate h; per la progettazione antisismica - indice CON.

- metodo di circolazione: E- naturale; Eccetera- forzata multipla;

pp- caldaie una tantum.

I numeri indicano:

- per caldaie a vapore- portata vapore (t/h), pressione vapore surriscaldato (bar), temperatura vapore surriscaldato (°С);

- per acqua calda- potenza termica (MW).

Ad esempio: Pp1600-255-570 J. Caldaia a passaggio unico con una capacità di vapore di 1600 t/h, pressione del vapore surriscaldato - 255 bar, temperatura del vapore - 570 °C, forno con rimozione delle ceneri liquide.

Disposizione della caldaia

Per disposizione della caldaia si intende la disposizione reciproca dei condotti del gas e delle superfici riscaldanti (Fig. 13).

Riso. 13. Schemi di layout della caldaia:

a --- Disposizione a forma di U; b - disposizione a due vie; c - disposizione con due alberi convettivi (a T); g - disposizione con alberi convettivi a forma di U; e - layout con forno inverter; e - disposizione della torre

Il più comune A forma di U disposizione (Fig. 13a - senso unico, 13b - a due vie). I suoi vantaggi sono l'alimentazione di combustibile nella parte inferiore del forno e la rimozione dei prodotti della combustione dalla parte inferiore dell'albero di convezione. Gli svantaggi di questa disposizione sono il riempimento irregolare della camera di combustione con i gas e il lavaggio irregolare delle superfici riscaldanti situate nella parte superiore dell'unità con i prodotti della combustione, nonché la concentrazione irregolare di ceneri sulla sezione trasversale del convettivo lancia.

A forma di T la disposizione con due alberi convettivi posti su entrambi i lati del forno con il movimento di sollevamento dei gas nel forno (Fig. 13c) consente di ridurre la profondità del pozzo convettivo e l'altezza del condotto orizzontale, ma la presenza di due alberi convettivi complicano la rimozione dei gas.

tre vie la disposizione dell'unità con due alberi convettivi (Fig. 13d) è talvolta utilizzata per la posizione superiore degli aspiratori di fumo.

Quattro vie la disposizione (bidirezionale a T) con due condotti del gas di transizione verticali riempiti con superfici riscaldanti scaricate è utilizzata quando l'unità funziona con combustibile cenere con ceneri bassofondenti.

Torre lo schema (Fig. 13e) è utilizzato per generatori di vapore di punta funzionanti a gas e olio combustibile per utilizzare l'auto tiraggio dei condotti del gas. In questo caso, sorgono difficoltà associate al fissaggio di superfici riscaldanti convettive.

A forma di U la disposizione con un forno inverter con un flusso verso il basso dei prodotti della combustione e il loro movimento di sollevamento in un albero convettivo (Fig. 13e) garantisce un buon riempimento del forno con una torcia, una posizione bassa dei surriscaldatori e una resistenza minima dell'aria percorso a causa della breve lunghezza dei condotti dell'aria. Lo svantaggio di questa disposizione è l'aerodinamica degradata del condotto del gas di transizione, a causa della posizione di bruciatori, aspiratori di fumo e ventilatori su alta altitudine. Tale disposizione può essere appropriata quando la caldaia funziona a gas e olio combustibile.