Il dispositivo delle caldaie a vapore

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Informazioni generali su rubinetti e caldaie

Il dispositivo delle caldaie a vapore

Installato su gru caldaie a vapore esclusivamente tipo verticale con tubi di fumo o caldaia. In termini di prestazioni, queste caldaie possono essere classificate come caldaie a bassa potenza. Sulla fig. 6 mostra una caldaia a vapore verticale con tubi antincendio, montata su una gru PK-TsUMZ-15.

Riso. 6. Caldaia con tubi antincendio della gru PK-TsUMZ-15:
A - fornace; B - spazio d'acqua; B - spazio vapore; Passaggi tra tubi espansi a G; D - foro per vite; E - fumogeno; 1 - foglio del focolare; g - griglia di cottura; 3 - anello di fango; 4 - guscio esterno; 5 - griglia antifumo; 6 - tubi antincendio; 7 - porta shurovochny; S - foglio riflettente; 9 - griglia; 10 - portello a filo; 11 - tombino; 12 - muratura della caldaia; 13 - cenere; 14 - cattura scintille; 15 - guscio del foro di perforazione; 16 - dispositivo di soffiaggio; 17 - spina di controllo; 18 - leva comando griglia; 19 - zampa della caldaia

Le caldaie di un tipo simile, con solo dati e dimensioni diversi, sono installate su gru PK-6.

Le parti principali di questa caldaia sono: un forno in cui viene bruciato il combustibile; la parte cilindrica della caldaia, formando intercapedini di acqua e vapore, dove l'acqua evapora trasformandosi in vapore; camera di fumo, dove vengono diretti i gas dei tubi di fuoco e da cui escono attraverso il camino nell'atmosfera.

Il forno a caldaia è formato da una lamiera del forno arrotolata in un tamburo cilindrico e una griglia antincendio. La lamiera del forno e la griglia del fuoco sono realizzate in lamiera d'acciaio del forno 15K.

La griglia del fuoco è realizzata per stampaggio ed è un disco con i bordi piegati verso il basso, collegato alla lamiera del forno.

La parte cilindrica della caldaia è formata da una lamiera della caldaia in acciaio 20K arrotolata in un tamburo. I bordi dei fusti cilindrici, delle griglie e degli elementi della caldaia sono uniti tra loro in un giunto saldato.

Riso. 7. Sportello di lavaggio

Il tamburo della parte cilindrica della caldaia ha un diametro leggermente maggiore rispetto al forno, a causa del quale il forno, entrando nel tamburo, si forma parte inferiore spazio d'acqua.

In basso, tra il tamburo cilindrico della caldaia e la fornace, vi è un anello di fango in S. 3 sezione rettangolare; le estremità dell'anello sono saldate di testa. Attraverso tale anello, la parte cilindrica della caldaia è collegata da un camino; la caldaia è montata su un telaio girevole per gru e rinforzata con zampe.

Il combustibile viene gettato nella fornace sulla griglia attraverso un foro nella lamiera esterna della parte inferiore della caldaia e nella lamiera della fornace stessa. I bordi di questi fori sono piegati e saldati alla giunzione, formando un foro per la vite. All'esterno è chiuso da una massiccia porta in ghisa.

Un foglio riflettente fissato su rack all'interno dell'anta del cassetto serve a proteggerlo dal riscaldamento eccessivo.
Per il lavaggio e la pulizia della caldaia, nella lamiera esterna sono ricavate due file di portelli a filo, la cui disposizione è mostrata in fig. 7.

La prima fila di portelli si trova sopra l'anello di fango e serve a pulire lo spazio d'acqua dallo sporco e dai fanghi che si depositano sull'anello, la seconda fila si trova a livello della griglia di cottura e serve a sciacquare e pulire la sua superficie.

Per facilitare la pulizia della caldaia, la riparazione e l'ispezione della sua parte interna, sul lato del forno opposto al foro di cottura, è posizionato un boccaporto (Fig. 8) di dimensioni 300 X 400 mm leggermente al di sopra del livello di la griglia del fuoco.

Riso. 8. Botola:
1 - lamiera esterna della caldaia; 2 - anello di rinforzo del tombino; 3 - guarnizione; 4 - tombino; 5 tornanti; 6 - staffa del portello

Nelle aperture del fuoco e delle griglie da fumo sono fissate le estremità dei tubi del fuoco (Fig. 9); un tappo di controllo è posizionato in uno dei tubi, la cui lega si scioglie quando il livello dell'acqua scende al di sotto del livello consentito. I tubi di fumo aumentano la superficie di riscaldamento. Maggiore è il numero di tubi, maggiore sarà la superficie totale di riscaldamento e maggiore sarà la quantità di vapore che la caldaia produrrà. Nella caldaia considerata della gru PK-TsUMZ-15 ci sono 122 tubi antincendio.

Per facilitare l'accesso ai tubi del fuoco posti nella parte centrale della caldaia, questi sono posti sotto forma di quattro fasci separati l'uno dall'altro da due passaggi espansi tra loro perpendicolari.

La distanza tra i centri di due tubi adiacenti è chiamata passo dei tubi, e il corpo del reticolo tra i due fori per i tubi è chiamato ponticello, o ponte.

I ponti, specialmente nella griglia di cottura, a causa degli effetti delle alte temperature, sono il punto più vulnerabile, in cui compaiono più spesso le crepe. Pertanto, le condizioni dei ponti devono essere attentamente monitorate durante il funzionamento della caldaia e durante le riparazioni non devono essere ridotte le loro dimensioni.
L'estremità superiore dei tubi è svasata a un diametro maggiore e quella inferiore, al contrario, si arrotola fino a un diametro inferiore, per cui, durante la sostituzione o la riparazione, vengono rimossi abbastanza facilmente verso l'alto anche se c'è un piccolo strato di squame sulla loro superficie. Le estremità inferiori dei tubi di diametro ridotto, inoltre, possono essere fissate nella griglia antincendio mediante anelli distanziatori in rame ricotto [rosso. Tali anelli non solo sigillano i giunti, ma proteggono anche i bordi dell'apertura della griglia da eventuali danni.

L'estremità inferiore dei tubi da fumo è posta nell'apertura della griglia del fuoco in modo tale che sporga di 8 mm verso il fuoco; dopo aver impostato il tubo, l'estremità sporgente di esso viene spenta e scottata a colpo sicuro.

Anche le estremità superiori dei tubi di fuoco sporgono oltre la griglia di 10-15 mm; sono sigillati con svasatura dall'interno. Nella parte superiore della caldaia è presente una camera da fumo realizzata in lamiera d'acciaio di spessore 4-5 mm. Per facilitare l'accesso alla griglia e ai tubi da fumo (per la pulizia), la parte cilindrica della camera da fumo è dotata di boccaporti o di un coperchio staccabile.

Nella parte inferiore del focolare è installata una griglia su cui giace uno strato di combustibile in fiamme.

Riso. 9. Tubo fumo: 1 - tubo; 2 - anello di guarnizione in rame; 3 - spina di controllo

La griglia è costituita da piastre grigliate separate, nel cui corpo sono ricavate delle fessure per il passaggio dell'aria. È installato in modo che lo strato di combustibile in fiamme si trovi leggermente al di sopra del livello dell'anello di fango. Ciò consente di evitare un eccessivo surriscaldamento della lamiera del forno in caso di accumulo di uno strato di fango sull'anello di fango. La portata d'aria e l'intensità della combustione del combustibile dipendono dalle dimensioni dell'area aperta (somma di tutte le fessure della griglia) della griglia. Di solito nella griglia delle caldaie a gru zhi-area totale grate.

Le piastre separate della griglia sono rese mobili, ruotano su perni orizzontali. Ciò semplifica la pulizia della griglia dalle scorie. Con l'aiuto di leve, tali piastre assumono una posizione inclinata, di conseguenza, lo strato di scorie viene allentato, incrinato e scaricato nel cassetto della cenere.

Per aumentare il tiraggio nella camera da fumo della caldaia, è installato un sifone: un tubo anulare con fori in cui viene fornito vapore, se necessario. Inoltre viene utilizzato un dispositivo di soffiaggio, che ha la forma di un corno sagomato con tre ugelli rivolti verso l'alto. Trascorso motore a vapore il vapore viene diretto a questo dispositivo e, uscendo dagli ugelli, forma un flusso a forma di ventaglio lungo il camino, creando un ulteriore vuoto al suo interno, a seguito del quale aumenta l'afflusso di aria che passa attraverso la griglia.

Per ridurre le perdite di calore, la superficie cilindrica della caldaia è ricoperta (rivestita) con uno strato (30-40 mm) di massa di amianto-argilla dall'esterno.

La massa laterizia sulla superficie della caldaia può essere applicata a caldo nel modo seguente. Nella caldaia, la pressione del vapore viene portata a 3-4 kg/cm2, quindi viene applicato uno strato di amianto liquido sulla superficie della caldaia e, mentre si asciuga, viene applicato uno strato di massa di amianto-argilla. La muratura della caldaia può essere eseguita anche a freddo, in questo caso, dopo la muratura, la caldaia viene immediatamente rivestita con un ferro da tetto e tenuta immobile per almeno un giorno.

L'uniformità dello spessore dello strato di rivestimento ed il rinforzo del rivestimento si ottengono posizionando sulla caldaia più cosiddetti anelli faro, distanziati dalla parte cilindrica della caldaia per lo spessore dello strato di rivestimento. L'involucro esterno della caldaia è premuto contro questi anelli del faro con cinghie speciali.

Su un certo numero di gru, comprese le gru con una capacità di sollevamento di 7,5 tonnellate dell'impianto intitolato. Rivolta di gennaio, sono state installate caldaie con tubi bollenti.

Una caldaia con tubi di ebollizione (Fig. 10) è costituita da un tamburo verticale esterno chiuso dall'alto con un coperchio stampato. All'interno del tamburo c'è un tubo di fiamma, la cui parte superiore si restringe gradualmente e si trasforma in un tubo di fuoco. Per proteggere il tamburo dalla rapida combustione con dentro viene inserito un tubo di sicurezza che forma uno spazio anulare del gas. All'interno del tubo di sicurezza è posizionato un surriscaldatore a forma di serpentino tubolare a due ranghi.

Per aumentare la superficie di riscaldamento, due coppie di tubi della caldaia vengono saldati nel tubo della fiamma, posizionati parallelamente l'uno all'altro. Nella parte inferiore, il tubo di fiamma è collegato al tamburo esterno da un anello di fango.

Un guscio tondo saldato al tamburo esterno e al tubo di fiamma forma un foro per la vite, chiuso da una porta in ghisa con una lastra riflettente.

La caldaia è installata e fissata al telaio della gru per mezzo di un anello di fango portante, in cui è montato un contrappeso in ghisa, che è allo stesso tempo il cassetto cenere della caldaia; su questo contrappeso vengono posate delle griglie, che formano una griglia.

Per eliminare il surriscaldamento delle pareti nella zona dell'anello di fango, sulla griglia è stato posato un rivestimento in chamotte.

È stato praticato un foro speciale per l'ispezione e la riparazione della caldaia e sono stati installati portelli di ispezione contro ciascuna delle tubazioni della caldaia. In prossimità dell'anello di fango sono presenti tre piccoli portelli di lavaggio per la pulizia e la rimozione dei fanghi dal fondo della caldaia.

La parte inferiore del tubo di fiamma e la griglia formano il forno della caldaia.

Lo spazio tra il tubo di fiamma e il tamburo esterno, così come la parte interna dei tubi della caldaia, è il volume dell'acqua e lo spazio tra il tamburo esterno e il tubo di fuoco è lo spazio del vapore.

Riso. 10. Caldaia a vapore verticale con tubi di caldaia:
1 - tamburo esterno; 2 - tubo di fiamma; 3 - anello di fango; 4 - tubo bollente; 5 - batteria del surriscaldatore; 6 - tubo di campionamento del vapore; 7 - tubo di fumo; 8 - camino; 9 - tubo di sicurezza; 10 - porta del tour; 11 - rivestimento; 12- griglia; 13 - piatto di cenere del peso di deflessione; 14 - anello di supporto

Nel collo del tubo di fiamma sono installati due tappi di controllo, che danno un segnale nel caso in cui il livello dell'acqua scenda al di sotto del limite consentito.
Un tubo è posizionato all'interno dello spazio del vapore, attraverso il quale il vapore entra nel parte superiore serpentina del surriscaldatore e, attraversandola, entra nella linea di alimentazione del vapore.

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 una 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.

Un impianto caldaia è un complesso di dispositivi collocati in appositi locali e che servono a convertire l'energia chimica del combustibile in energia termica del vapore o dell'acqua calda. I suoi elementi principali sono una caldaia, un dispositivo di combustione (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 regolazione automatica e sicurezza della combustione del carburante; 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: un economizzatore d'acqua e un riscaldatore d'aria, che servono rispettivamente a riscaldare l'acqua e l'aria; dispositivi di alimentazione del carburante e rimozione cenere, per la pulizia Gas di scarico e nutrire l'acqua; dispositivi di controllo termico e apparecchiature di automazione che garantiscono il normale e operazione liscia 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. Riscaldamento e caldaie industriali sono imprese industriali e fornire calore agli impianti di riscaldamento e ventilazione, fornitura di acqua calda agli edifici e processi tecnologici di produzione. 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.

Le caldaie a bassa potenza (singole e piccoli gruppi) sono generalmente costituite 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.

È consuetudine mostrare condizionatamente i singoli elementi dello schema elettrico dell'impianto della 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 economizzatori singoli acqua 4 e aria 5, comprende un gruppo raccoglicenere 11, al quale vengono alimentati i fumi lungo il maiale di raccolta 12. Per aspirare il i fumi nell'area tra il raccoglitore di cenere 11 e gli aspiratori di fumo 7 con motori elettrici 8 sono installati nel camino 9. Le porte (alette) 10 sono installate per il funzionamento del locale caldaia senza aspiratori di fumo.

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 tramite 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. cinque. : 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 si trova 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. nove.

Riso. nove.

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.

Dispositivo caldaia meno potenza illustrato di seguito al paragrafo 4 di questo argomento. Per comprendere meglio la struttura e i principi di funzionamento delle caldaie di diverse capacità, è auspicabile 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 la stessa funzione 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.

Sono realizzate moderne caldaie a vapore a circolazione naturale tubi verticali situato tra due collettori (tamburi superiore e 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 con multiplo circolazione forzata 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. nutrire l'acqua, riscaldandosi, si trasforma successivamente in una miscela di vapore-acqua, 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.

Le caldaie ad acqua calda, il cui scopo è ottenere acqua calda di parametri specificati, sono utilizzate per la fornitura di calore di sistemi di riscaldamento e ventilazione, consumatori domestici e tecnologici. 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. 13.

Riso. quattordici.

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. 16. Esempi di posizionamento di caldaie domestiche e altre apparecchiature

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 una cucitura rivettata o 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 di essere immessi 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 delle estremità dei tubi fumo e fiamma, nei fori della griglia posteriore vengono inseriti anelli distanziatori in rame, svasati, 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 anteriore, 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 del rivestimento materiale isolante la superficie della caldaia è verniciata. Sul superficie esterna i focolari applicano prima il grasso di amianto, quindi posano le 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 al grattugiare e per la combustione intensiva del carburante.

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 di maggior spessore per conferire robustezza e rigidità alla parte portante 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 di sicurezza fino a 20 mm di spessore.

Frontalmente la camera da fumo è chiusa da una lastra a capanna o parete frontale, nella quale è presente una porta con un diametro fino a 1500 mm per la manutenzione e l'ispezione delle apparecchiature in essa collocate.

Per pulire la camera da fumo dalla cenere, al di sotto è disposto un tubo per la pulizia dei rifiuti 16 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 i vapori 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: aprire il sifone a piena capacità e utilizzare una torcia per bypassare 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.

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.

Riscaldamento- produzione di vapore per il riscaldamento di edifici industriali, residenziali e pubblici. Questi includono 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 delle industrie chimiche, rifiuti domestici eccetera.

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 combustibile solido allo stato in polvere (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, un'unità di soffiaggio ad alta pressione fornisce una sovrappressione nella camera di combustione di 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 dei fumi 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'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 nel downcomer e sistemi di sollevamento, allora la pressione motrice della circolazione sarà molto piccola. Pertanto, in pratica, la circolazione naturale viene utilizzata per caldaie solo fino a pressioni elevate, solitamente non superiori a 14 MPa.

Il movimento del fluido di lavoro lungo il circuito di evaporazione è caratterizzato dal rapporto di circolazione K, che è il rapporto dell'orario flusso di massa del fluido di lavoro attraverso il sistema evaporativo della caldaia alla 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 mantenerli sufficienti alto livello ;

· 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 dall'unità vapore surriscaldato forzato, effettuato da una 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 un tipo di circolazione dell'acqua nei generatori di vapore a passaggio unico - circolazione combinata, effettuata da una pompa speciale o un circuito di circolazione parallelo aggiuntivo di circolazione naturale nella parte evaporativa di una caldaia a passaggio unico, che consente di migliorare il raffreddamento dei tubi schermati a bassi carichi della caldaia aumentando la massa circolante attraverso di essi del 20-30% dell'ambiente di lavoro.

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

Riso. undici. Schema strutturale 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

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 passanti, tutte le impurità provenienti dall'acqua di alimentazione non possono essere rimosse con soffiaggio come le caldaie a tamburo e si depositano sulle pareti delle superfici riscaldanti o vengono portate 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 di riscaldamento radiante 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 - in basso collettore di distribuzione 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 lati positivi e 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 in fabbrica, nonché una maggiore tendenza a farlo alesatori termoidraulici(non distribuzione uniforme temperatura e pressione nei tubi lungo la larghezza della canna fumaria) a pressione ultraelevata e supercritica a causa del grande incremento di entalpia in una lunga serpentina.

Per tutti i sistemi di unità a flusso diretto sono osservati alcuni requisiti generali. Quindi, 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 di vapore-acqua e la sua distribuzione irregolare sui 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; DA- 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); DI- 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); IN- 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 DA.

- 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).

Per 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.

Quatro direzioni 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'autotrazione 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 della canna fumaria di transizione, dovuta alla posizione dei bruciatori, degli aspiratori di fumo e dei ventilatori in quota. Tale disposizione può essere appropriata quando la caldaia funziona a gas e olio combustibile.

La caldaia è uno dei componenti di qualsiasi impianto di riscaldamento. È progettato per convertire l'energia di combustione del carburante (nel caso di caldaia a gas tale combustibile è gas) in calore per riscaldare il liquido, che viene poi fornito ai radiatori. Organizzazione interna le moderne caldaie a gas sono soggette alla soluzione del compito principale: garantire la massima praticità e sicurezza d'uso riducendo al minimo il controllo umano obbligatorio.

Prima di procedere a descrizione dettagliata i componenti principali delle caldaie a gas, è necessario prestare una certa attenzione alla loro classificazione. Nonostante tutte le caldaie siano disposte approssimativamente allo stesso modo, ogni varietà ha la sua caratteristiche specifiche, che richiedono alcune modifiche alle parti utilizzate per sostenerli. Quindi, le caldaie sono:

• Parete e pavimento. variante da parete più compatto e conveniente e viene solitamente utilizzato nelle case private. Il vantaggio di una caldaia a basamento è la possibilità di riscaldare grandi aree grazie alla potenza molto più elevata. Pertanto, tali unità sono spesso installate in locali industriali.
• atmosferico e turbo. Il principio di funzionamento di una caldaia atmosferica è lo stesso di una stufa tradizionale: l'aria viene prelevata dall'ambiente e scaricata in un apposito camino a causa del tiraggio naturale. Nei modelli turbocompressi, una ventola incorporata crea trazione, la camera di combustione è completamente chiusa e l'aria viene prelevata dalla strada.
• Circuito singolo e doppio. Il dispositivo con un circuito è inteso solo per il riscaldamento degli ambienti, il compito caldaia a doppio circuito- fornire anche acqua calda ai residenti.
• Con bruciatore convenzionale o modulante. Il dispositivo delle caldaie con bruciatore modulato prevede il controllo automatico della potenza, grazie al quale si ottengono notevoli risparmi nel consumo di gas.
• Con accensione elettronica o piezoceramica. L'accensione elettronica è più conveniente: l'accensione dei vapori di gas nella camera di combustione avviene senza l'intervento umano, mentre nei sistemi con accensione piezoelettrica è necessario premere ogni volta il pulsante corrispondente.

Gli elementi principali di una caldaia a gas

Come notato sopra, il dispositivo di una caldaia a gas è approssimativamente lo stesso per tutte le varianti della sua esecuzione. Ciò significa che i componenti principali da cui sono assemblate le caldaie sono gli stessi:

• Bruciatore. Ha un design traforato forma rettangolare. Al suo interno ci sono ugelli attraverso i quali il gas viene fornito alla camera di combustione. Gli ugelli forniscono una distribuzione uniforme della fiamma in tutto il bruciatore, creando così le condizioni per il riscaldamento più efficiente del liquido di raffreddamento all'interno della caldaia a gas.
• scambiatore di calore- una scatola di metallo con un radiatore incorporato, all'interno della quale sono presenti tubi con un liquido di raffreddamento. A causa dell'energia del gas che brucia, lo scambiatore di calore si riscalda e trasferisce il calore al liquido. Una caldaia a circuito singolo ha sempre uno scambiatore di calore, una caldaia a doppio circuito può averne due: primaria e secondaria.
• Pompa di circolazione. Fornisce la pressione di linea riscaldamento a gas con circolazione forzata. Non presente in tutti i modelli di caldaie a gas.
• Vaso di espansione. Serve per la rimozione temporanea del liquido di raffreddamento durante il suo riscaldamento ed espansione intensivi. Ha una capacità sufficiente per condizioni medie. Per il riscaldamento di grandi aree, nell'impianto viene spesso installato un serbatoio aggiuntivo.
• Dispositivo di rimozione dei prodotti della combustione. Per le caldaie atmosferiche, il tubo di scarico deve essere collegato a un camino a tiraggio naturale separato, i modelli turbo sono dotati di doppio tubo coassiale per l'eliminazione dei gas di scarico, il cui tiraggio è creato da un ventilatore incorporato.
• Sistema di automazione. Questa è un'unità di controllo della caldaia, che include circuito elettronico, che imposta la modalità di funzionamento del sistema in base alle letture dei sensori collegati e integrati.

Una specifica modifica di una caldaia a gas può introdurre alcune funzionalità nel suo dispositivo. Quindi, ad esempio, per unità a circuito singolo una caldaia esterna può essere utilizzata per riscaldare l'acqua sanitaria e un dispositivo caldaia a gas a doppio circuito può includere uno scambiatore di calore combinato in cui è predisposto il liquido di raffreddamento per entrambi i circuiti.

Considera ora i componenti principali delle caldaie a gas in modo più dettagliato.

Bruciatore

A seconda del tipo di caldaia, il bruciatore può essere atmosferico o pressurizzato. Le caldaie con bruciatori atmosferici sono più economiche, meno rumorose, ma hanno una bassa produttività. I bruciatori pressurizzati, soprattutto come parte di una caldaia a gas a pavimento, possono fornire potenza fino a diverse migliaia di kilowatt.

Inoltre, i bruciatori sono suddivisi in:

• singola fase;
• a due stadi;
• modulato.

I più efficienti sono i bruciatori modulati. Consentono di regolare senza problemi l'altezza della fiamma e il grado di riscaldamento del liquido di raffreddamento in base alla temperatura nella stanza e offrono un notevole risparmio di carburante a gas.

scambiatore di calore

L'indicatore principale della qualità dello scambiatore di calore è il materiale con cui è realizzato.

Il più affidabile e durevole è la ghisa. Gli scambiatori di calore in ghisa possono funzionare per diversi decenni, determinando così lungo termine servizio dell'intera caldaia a gas. Questo materiale trattiene bene il calore, quindi è ottimo per una versione a doppio circuito del sistema di riscaldamento. Gli svantaggi della ghisa includono la sua fragilità e il suo peso elevato.

Gli scambiatori di calore in acciaio non si rompono o si rompono a causa di urti imprevisti o sbalzi di temperatura improvvisi. Ma si bruciano molto più velocemente e sono soggetti a corrosione. Nei costosi modelli di caldaie a gas vengono utilizzati scambiatori di calore realizzati con gradi speciali di acciaio, che sono paragonabili nella loro durata a quelli in ghisa. Spesso, per prolungarne la durata, gli scambiatori di calore in acciaio sono rivestiti all'interno con uno strato di rame e all'esterno con una speciale vernice resistente al calore.

Pompa di circolazione e gruppo idraulico

I parametri della pompa sono generalmente selezionati dal produttore in base alla potenza della caldaia. Pertanto, la pompa non ha un grande impatto sulla qualità del prodotto nel suo insieme. Vale la pena prestare attenzione al materiale dei tubi attraverso i quali il liquido di raffreddamento e l'acqua passano all'interno della caldaia a gas (nel caso di un'unità a doppio circuito). È meglio se sono fatti di rame o plastica di alta qualità. Puoi anche chiedere al produttore della pompa: va bene se è un'azienda nota, come Grundfos, Gileks, Vortex e altri.

Vaso di espansione

Questa è una parte importante delle caldaie a gas. L'impianto di riscaldamento deve avere un vaso di espansione, dove viene scaricato il liquido di raffreddamento in eccesso quando viene riscaldato. La dimensione di questo serbatoio è calcolata utilizzando metodi speciali, può essere stimata approssimativamente come il 10% del volume dell'intero liquido nel sistema. Pertanto, quando si sceglie una caldaia, è opportuno conoscere la lunghezza della linea di riscaldamento e il volume richiesto del serbatoio.

È importante notare che il volume del vaso di espansione è calcolato solo dalla quantità di liquido di raffreddamento per l'impianto di riscaldamento. Pertanto, sia una caldaia a circuito singolo che una a doppio circuito richiedono lo stesso volume del vaso di espansione.

Sistemi di automazione

L'automazione integrata controlla il funzionamento della caldaia in tutte le sue modalità e comprende:

Conoscere i principi del dispositivo della caldaia a gas renderà il processo di scelta più semplice e comprensibile e aiuterà a risparmiare denaro sia quando si acquista un'unità termica che durante il suo funzionamento.