Modulul nr. 1

AGENTII TERMICI SI MATERIALELE FOLOSITE IN CONSTRUCTIA CAZANELOR

CĂLDURA – este o formă de energie denumită uneori şi energie termică sa energie calorică, rezultată, prin ardere, din energia chimică conţinută în combustibili.

Cu ajutorul căldurii apa din rezervor se transformă în abur sau în apă fierbinte, iar apoi, după necesitate, în alte forme de energie; electrică, mecanică, de încălzire ş.a.

Pentru măsurarea cantităţii de căldură se foloseşte unitatea din sistemul internaţional – j (jouli) sau un multiplu al său kj (kilojouli):

1 kj = 1000 jPe lângă această unitate de măsură, se foloseşte frecvent o altă unitate tolerată – caloria (cal),

sau multiplul ei kilocaloria (kcal).1 kcal = 1000 calCaloria reprezintă cantitatea de căldură necesară unui gram de apă pură, pentru a-şi ridica

temperatura cu un grad, printr-o încălzire la presiunea constantă de o atmosferă.Între calorie şi jouli există relaţia de echivalenţă:1 cal = 4,1855 j, saua kcal = 4185,5 j = 4,1855 kjTEMPERATURA este mărimea fizică, măsurabilă care caracterizează starea (nivelul) de

încălzire al unui corp. starea de încălzire poate fi apreciată şi cu ajutorul simţurilor noastre, aceasta fiind însă o apreciere relativă, prin faptul că în timp ce o persoană se pronunţă asupra unei sobe încălzite că este „prea fierbinte”, alta poate spune că este „potrivit de fierbinte” aşa încât nu putem avea o imagine clară asupra stării reale de încălzire a sobei.

De aceea, pentru a putea determina precis starea de încălzire a unui corp, s-a introdus o mărime fizică măsurabilă cu aparate speciale – temperatura.

Temperatura o putem, defini deci ca mărimea fizică care caracterizează (stabileşte) la un moment dat starea (nivelul) de încălzire a uni corp.

Folosind aşadar noţiunea de temperatură, putem spune cu precizie că soba are o temperatură mai mare decât caloriferul, acesta are o temperatură mai mică decât apa din cada băii etc.

Pentru măsurarea temperaturii se foloseşte aparatul numit termometrul, care conţine un corp termometric ce poate fi un lichid (mercur, alcool, toluen etc. – în cazul termometrelor cu lichid), un gaz (azot, hidrogen – în cazul termometrelor cu gaz), un rezistor – la termometrele c rezistenţă etc.

Corpul termometric se caracterizează printr-o mărire strâns dependentă de temperatură, numită mărire termometrică (lungimea coloanei de lichid, volumul gazului la presiune constantă, sau valoarea rezistenţei electrice).

Când se măsoară temperatura unui corp, termometrul trebuie adus în contact termic cu acesta; după stabilirea echilibrului termic, temperatura corpului termometric (lichidul, gazul, rezistorul) este egală cu temperatura corpului a cărui temperatură dorim să o măsurăm, iar mărirea termometrică (lungimea coloanei de lichid, volumul gazului, rezistenţa electrică) are o valoare bine determinată.

Problema care se pune este de a stabili o corespondenţă între valoarea mărimii termometrică şi temperatura termometrului, adică de a stabili o scară de măsurat temperatura.

Pentru aceasta se aduce termometrul, pe rând, în contact termic cu două stări termice diferite şi perfect determinate, cărora li se asociază în mod convenţional valori bine precizate ale temperaturii, numite puncte de reper sau puncte termometrice, delimitând între ele un interval de temperatură.

1

Scara celsius sau scara centigradă (100 grade) are următoarele stări termice de echilibru ce delimitează intervalul de temperatură:

− starea de echilibru dintre apa pură şi gheaţă, care se topeşte la presiunea atmosferică normală, temperatura acestei stări considerându-se egală cu zero;

− starea de fierbere a apei pure la presiunea atmosferică normală, temperatura acestei stări considerându-se egală cu 100;

Pentru realizarea acestei stări la un termometru cu mercur, de exemplu, se introduce termometrul într-un vas cu amestec de apă şi gheaţă, trasându-se un reper la capătul coloanei de mercur, alături de care se scrie cifra zero. Se trece apoi termometrul într-un vas cu apă care fierbe, trasându-se un reper la capătul coloanei de mercur, în dreptul căruia scriem cifra 100. Împărţind intervalul de pe scara termometrului cuprins între reperele 0 şi 100 într-o sută de părţi egale, se obţine gradul celsius (ºC) denumit şi grad centigrad. Deci, unitatea de măsură în scara termometrică celsius este gradul celsius (ºC) sau gradul centigrad.

În sistemul Internaţional actual (SI) se realizează o scară de temperatură, având originea la zero absolut, căreia îi corespunde în scara celsius o temperatură de – 273,15ºC numită scară absolută de temperatură sau scara Kelvin; temperatura măsurată în această scară se numeşte temperatură absolută.

Un grad de pe scara absolută poartă denumirea de Kelvin (având simbolul K).De aici rezultă că între temperatura absolută „T” şi temperatura „t” măsurată în scara celsius,

există relaţiile:T (k) = tº (c) + 273,15;tº (c) = T (k) – 273,15.De exemplu, dacă un corp are, în grade celsius 80ºC, în grade absolute el va avea temperatura:80ºC + 273,15 = 353,15 K, sau dacă în grade absolute are 1705,15 K, în grade celsius va avea

temperatura: 705,15 K – 273,15 = 432ºC.CĂLDURA SPECIFICĂ. Când un corp primeşte sau cedează căldură, atunci temperatura sa

se modifică, crescând, respectiv micşorându-se. între căldura schimbată de n corp şi variaţia temperaturii sale, există o dependenţă, determinată de natura corpului şi de condiţiile fizice în care are loc schimbul de căldură. C alte cuvinte, corpurile de natură fizică diferită, necesită cantităţi de căldură diferite pentru a-şi mări temperatura cu acelaşi număr de grade, se spune că aceste corpuri au călduri specifice diferite. Căldura specifică a unui corp (notată cu litera „C” este deci cantitatea de căldură necesară pentru acreşte sau micşora temperatura unităţii de măsură (1 kg) din acel corp cu un grad.

Unitatea de măsură pentru căldura specifică „C” în Sistemul Internaţional este j/kgK, pe lângă care se foloseşte frecvent şi kcal/kg grad.

În urma determinării căldurii specifice la un număr mare de substanţe în stare solidă, lichidă şi gazoasă s-a observat că pentru aceeaşi substanţă căldura specifică este mai mare la starea lichidă decât la starea solidă. Pentru, toate stările de agreare căldura specifică creşte cu temperatura.

Exemple de valori ale căldurilor specifice la temperatura de 20ºC (293,15 K):apă = 1,000 kcal/kg grad = 4,185 kj/kg Koţel = 0,114 kcal/kg grad = 0,477 kg/kg Kfontă = 0,129 kcal/kg grad = 0,540 kj/kg Kfier = 0,108 kcal/kg grad = 0,452 kj/kg Klemn = 0,600 kcal/kg grad = 2,512 kj/kg K.În cursul diferitelor transformări, sistemele sau corpurile îşi transmit unul altuia sau mediului

ambiant din energia lor, trecând dintr-o stare cu o anumită energie, în altă stare, cu altă energie. Transmiterea de energie se poate face atât prin interacţiuni termice, adică prin intermediul căldurii, cât şi prin interacţiuni mecanice, adică prin schimb de lucru mecanic.

Căldura este o formă de transmisie a energiei prin interacţiune termică (mişcare dezordonată a particulelor elementare) între două corpuri între care există un potenţial termic (nivele de temperatură diferită).

Menţionăm faptul că lucrul mecanic este modul de transmisie al energiei prin interacţiune mecanică (mişcare ordonată), vizibilă, a corpului sau a unei părţi a corpului de exemplu un piston.

2

Cantitatea de energie internă transmisă fără efectuare de lucru mecanic se numeşte cantitate de căldură.

Corpurile nu conţin căldură. Ele conţin energie internă şi pot transmite sau primi energie sub formă de căldură, adică prin mişcare termică. Din acest motiv se folosesc denumirile de energie termică sau energie calorică.

Căldura nu caracterizează starea unui sistem fizic; ea caracterizează numai schimbul de energie pe baza interacţiunii termice, adică procesul de trecere a unui sistem fizic dintr-o stare cu o anumită energie internă, în altă stare cu altă energie internă, fără efectuare de lucru mecanic. Aşadar, se poate spune că un sistem fizic posedă energie internă, are temperatură, dar nu se poate spune că un sistem fizic conţine temperatură.

Transferul de căldură între corpuri, între sistemele de corpuri sau în cadrul aceluiaşi corp are loc tot timpul cât corpurile respective sau diferitele părţi ale corpului se află la temperaturi diferite. Când un corp se încălzeşte spunem că primeşte căldură, iar când se răceşte, pierde căldură. Astfel, o bară de oţel încălzit în foc primeşte căldură. Dacă o introducem, într-un vas cu apă rece, se va răci, iar apa din vas se va încălzi, primind căldura cedată de bara de oţel.

Cantitatea de căldură primită (sau cedată) de un corp poate fi folosită pentru:− ridicarea temperaturii corpului;− trecerea corpului dintr-o stare de agregare în alta;− efectuarea unui lucru mecanic de către corp.Desigur pot apărea aceste efecte şi concomitent. Unitatea de măsură pentru cantitatea de căldurăCantitatea de căldură „Q” fiind o formă de schimb de energie are aceleaşi unităţi de măsură ca

şi energia.[Q] = [E]

Unitatea de măsură pentru cantitatea de căldură în sistemul Internaţional (SI) este jouli (j) sau un multiplu al acestuia kilojouli (kj).

Se notează [Qj] = j (jouli) 1 kj = 1000 j

În unele domenii se mai utilizează încă pentru măsurarea cantităţii de căldură, o unitate tolerantă numită caloria (cal). Între această unitate şi unitatea din Sistemul Internaţional există relaţia de echivalenţă:

1 cal = 4,1855 jMultiplul caloriei este kilocaloria (kcal).

1 kcal = 1000 calCantitatea de căldură primită sau cedată s-a constatat experimental că este direct proporţională

cu masa corpului (m), cu variaţia de temperatură pe care o suferă (ΔT şi depinde de natura substanţei din care este alcătuit corpul şi de felul în care are loc transferul de căldură, adică de căldura specifică a corpului respectiv:

Q = m · c · ΔTunde: Q – este cantitatea de căldură, în j

m – masa substanţei, în kgΔT – variaţia de temperatură (diferenţa dintre temperatura finală T2 şi temperatura iniţială T1), în k (kelvin) sau ºCc – căldura specifică, în j/kg grad.Pe baza măsurătorilor calorimetrice s-a stabilit o echivalentă între cantităţile de căldură cedate

şi cele absorbite. Astfel, dacă se notează cu Qced – căldura cedată de corpurile care se răcesc şi cu Qabs – căldura absorbită de corpurile care se încălzesc, între aceste două cantităţi de căldură există relaţia:

Qced = Qabs

Această relaţie poartă denumirea de ecuaţie calorimetrică.De menţionat că ecuaţia calorimetrică este adevărată numai în cazul în care corpurile sunt

izolate termic la exterior, adică transferul de căldură are loc numai de la un corp la altul, nu şi în afara lor.

3

CONDUCŢIE, RADIAŢIE, CONVECŢIE

Transmiterea căldurii este procesul fizic prin care căldura trece de la un corp cu temperatură mai ridicată la un corp cu temperatură mai scăzută sau de la o parte a corpului la alta, datorită unei diferenţe de temperatură.

Schimbul de căldură dintre corpuri est un fenomen general şi are un rol determinant într-un număr foarte mare de procese legate de instalaţiile de încălzire. Astfel, încălzirea apei într-un cazan are loc datorită trecerii căldurii de la gazele de ardere cu temperatură mai înaltă la apa mai rece care circulă prin ţevile cazanului, încălzirea unei camere are loc tot datorită trecerii de la agentul termic din corpul de încălzire, la aerul din cameră. Dacă se aşează pe o placă de fontă, o bucată de metal încălzit la o anumită temperatură, se constată că placa se încălzeşte, lor bucata de metal se răceşte treptat. Trecerea căldurii de la bucata de metal încălzit la placa de fontă are loc până în momentul când temperaturile acestora devin egale.

Sub acţiunea unei diferenţe de temperatură are loc o circulaţie a căldurii de la zonele cu temperaturi ridicate la zonele cu temperaturi scăzute.

Fenomenul de transmitere a căldurii are un rol determinant în toate procesele tehnologice din industria metalurgică, industria materialelor de construcţii, industria sticlei şi ceramicii etc.

Transmiterea căldurii este un fenomen complex. În natură este distinctă transmiterea căldurii prin contact direct între corpuri sau între corpuri şi fluide şi transmiterea sub formă de energie radiantă, nelegată de contactul dintre corpuri.

Căldura se poate transmite prin următoarele trei forme de bază:− conducţie;− radiaţie;− convecţie.În natură transferul de căldură are loc prin toate cele trei moduri. Simultan, însă ponderea

fiecăruia diferă de la caz la caz.Pentru stabilirea relaţiilor de calcul a proceselor de transfer de căldură se studiază separat

transmiterea căldurii prin conducţie, prin radiaţie şi prin convecţie, urmând ca proporţiile în care apar aceste fenomene elementare, în cadrul fenomenului complex al transmiterii căldurii să se stabilească pentru fiecare caz în parte.

Aşa cum am definit mai sus transmiterea căldurii, numai conducţia şi radiaţia reprezintă procese de schimb de căldură datorate numai unor diferenţe de temperatură; cel de-al treilea mod, convecţia, este un proces mai complex, care implică în mod necesar, suplimentar şi transferul de masă.

1. Transmiterea căldurii prin conducţieConducţia termică este procesul de transmitere a căldurii dintr-o regiune cu temperatură mai

scăzută în interiorul unui mediu (solid, lichid, gazos) sau între medii diferite în contact fizice direct, între care există o diferenţă de temperatură. Într-adevăr, dacă încălzim printr-un mijloc oarecare o porţiune a unei bare metalice, se observă că după un timp bara se încălzeşte în totalitate, dovadă că s-a transmis căldura în toată masa sa.

Trecerea căldurii prin pereţii ţevilor fierbătoare ţevile economizorului sau ale supraîncălzitorului dintr-un cazan de abur are loc prin conducţie; tot prin conducţie trece căldura şi prin pereţii din zidărie sau izolaţie ai cazanului. Nu toate corpurile lasă deopotrivă căldura să se propage prin ele; mărimea care caracterizează dina cest punct de vedere un corp, care permite mai uşor sau mai greu transmiterea căldurii în masa sa prin conducţie, cu alte cuvinte este bun sau rău conducător de căldură, este coeficientul de conductivitate termică, notat cu λ (landa) măsurat în kcal/m.h.grad.

În continuare se dau valorile coeficientului de conductivitate termică pentru principalele materiale care se folosesc în construcţia cazanelor sau cele care se formează pe parcursul exploatării –

4

cu influenţe negative în funcţionarea cazanului, cum sunt piatra depusă în interiorul ţevilor din cazan, funinginea etc.

Material Coeficientul de conductivitate termicăλ, în kcal / m.h.grad

− oţel 50− fontă 25− cupru 340− cărămidă roşie 1,60 0,85− cărămidă refractară 0,46− vată de sticlă 0,035− aer 0,02− apă 0,5− funingine 0,03 0,06− piatră din cazan 1 3

Se observă că metalele (oţelul) sunt bune conducătoare de căldură, fapt care justifică execuţia elementelor de schimb de căldură din cazan, din aceste materiale.

Pentru reducerea pierderilor de căldură din cazan sau din conductele care transportă aburul sau apa fierbinte, focarele cazanelor, respectiv conductele exterioare, se îmbracă (se izolează) în materiale rău conducătoare de căldură (cărămidă refractară şi cărămidă roşie, vată de sticlă, vată minerală etc.) numite materiale izolante.

Legat de transmiterea prin conducte, este necesar să menţionăm influenţa nefastă pe care o au depunerile formate în exploatare pe exteriorul şi în interiorul ţevilor din cazan adică funinginea şi respectiv piatra (crusta) de cazan, datorate unei arderi necorespunzătoare, respectiv tratării necorespunzătoare sau netratării apei de alimentare a cazanelor, în măsură să scadă simţitor valoarea coeficientului global de transmitere a căldurii şi prin aceasta să diminueze randamentul cazanului.

2. Transmiterea căldurii prin radiaţieOrice corp încălzit deasupra temperaturii zero absolut (- 273,15C) radiază în jurul lui o

cantitate de energie care se propagă în spaţiul înconjurător sub formă de radiaţii.Radiaţia este fenomenul de transmitere a căldurii de la un corp la altul sub formă de energie

radiantă. Fiecare corp emite sau absoarbe radiaţii. Studiind natura lor, fizica a demonstrat că radiaţiile sunt de natură electromagnetică, că ele se propagă în spaţii sub formă de unde electromagnetice.

Gama lungimilor de undă ale radiaţiilor, variază de la fracţiuni de microni, cum sunt radiaţiile cosmice gama Roentgen etc., până la mii de kilometri cum sunt oscilaţiile generate de circuitele electronice. Dintre radiaţiile electromagnetice numai o parte conduc la un efect termic. Aceasta se numesc radiaţii termice.

Radiaţiile termice sunt rezultatul unor procese interatomice complexe. Propagarea radiaţiilor se face după aceleaşi legi ca şi acele ale luminii (se propagă în toate direcţiile, în linie dreaptă, cu viteza luminii. Şi reflectă şi se refractă).

Căldura transmisă prin radiaţie se numeşte căldură radiantă. Aceasta este independentă de temperatura aerului înconjurător, dar depinde de natura şi de temperatura corpului cald. Corpurile solide şi lichide emit şi absorb radiaţii într-o grosime extrem de mică, practic numai la suprafaţă.

Gazele care au spaţii intermediare mari în raport cu lungimile de undă ale radiaţiilor emit şi absorb în volum (în profunzime). Deci, radiaţia este un fenomen legat în special de gaze. Putem spune că atât conducţia cât şi convecţia se realizează numai în cazul existenţei unui mediu în care este cazul existenţei unui mediu în care este posibilă transmiterea căldurii, pe când în cazul radiaţiei energia se poate propaga şi prin vid.

Forma de transmitere a căldurii prin radiaţie se foloseşte mai ales în cazul cazanelor şi a cuptoarelor industriale. Dacă un corp nu reflectă nici o radiaţie, ci absoarbe integral întreaga emisie, corpul se numeşte corp negru absolut.

Dacă întreaga cantitate de căldură este reflectată şi nu absoarbe nimic, corpul se numeşte corp alb absolut.

5

În practică atât corpul negru absolut, cât şi corpul alb absolut nu există, caracteristicile lor reprezintă limite extreme, între care se găsesc caracteristicile corpurilor din natură. La întâlnirea suprafeţelor altor corpuri radiaţiile pot fi parţial reflectate, parţial absorbite, iar restul trec prin corp. proporţia în care energia transportată prin radiaţii este reflectată, absorbită sau trece prin corpurile întâlnite depinde de natura, calitatea şi de rugozitatea suprafeţelor respective.

Legea după care se desfăşoară fenomenul de emisie a energiei radiante a fost stabilită experimental de savantul ceh Stefan, iar ulterior dedusă teoretic de Boltzmann, de unde şi numele de legea Stefan-Boltzmann.

3. Transmiterea căldurii prin convecţieConvecţia termică este procesul de transmitere a căldurii prin acţiunea combinată a conducţiei

termice, a acumulării de energie internă şi a mişcării masei de fluid. Astfel orice fluid (gaz sau lichid) dacă vine în contact cu un perete cald se încălzeşte, sau , dacă este mai cald decât peretele, se răceşte. Aceasta, datorită faptului că stratul de fluid de lângă peretele cald denumit strat limită primeşte căldura prin conducţie termică, se încălzeşte, acumulând deci energie, deplasându-se apoi către regimuri cu temperaturi mai scăzute, fenomenul repetându-se până ce întreaga masă de fluid se încălzeşte. Iată deci, că transmiterea căldurii prin convecţie este un fenomen mai complex, care implică, pe lângă contactul direct a două corpuri cu temperaturi diferite şi o continuă mişcare (transfer) a particulelor de fluid.

Mişcarea fluidului se poate produce fie datorită diferenţelor de densitate ce apar în urma încălzirii neuniforme, cazul convecţiei libere, fie cu ajutorul unui mijloc mecanic exterior (pompă, ventilator, suflantă etc.) cazul convecţiei forţate. Fenomenul de convecţie forţată se foloseşte cel mai des pentru transferul de căldură în instalaţiile industriale şi în instalaţiile de încălzire, datorită valorilor mari ale fluxului de căldură transmis pe unitatea de suprafaţă.

În general, transferul de căldură prin convecţie este cu atât mai întins cu cât viteza fluidului este mai mare. Deci schimbul de căldură este mai întins în cazul convecţiei forţate decât în cazul convecţiei libere.

Convecţia depinde de mai mulţi factori:− dacă este liberă sau forţată;− dacă regimul de curgere a fluidului este laminor sau turbulent;− de proprietăţile fizice ale fluidului (vâscozitate, căldură specifică, volum specifică etc.);− de dimensiunile corpului solid (lungime, diametru etc.).Transferul de căldură prin convecţie este cel mai intens în cazul curgerii cu modificarea stării

de agregare a fluidului (condensare, vaporizare). În toate cazurile se presupune că temperatura în toată masa fluidului este aceeaşi. Transferul de căldură prin convecţie în unitatea de timp (fluxul de căldură) se exprimă prin relaţia (dedusă experimental de Newton).

Q = · S (T1 – T2) [W]unde: Q – cantitatea de căldură transmisă în unitatea de timp prin convecţie, în W;

- coeficientul de transmitere a căldurii în W/m2 · k;S – suprafaţa de contact, în m2;T1 – temperatura medie a fluidului, în k;T2 – temperatura peretelui, în k.Coeficientul de convecţie reprezintă cantitatea de căldură ce se transmite pe o suprafaţă de

1 m2 între un solid şi un fluid, când diferenţa dintre temperatura suprafeţei de separaţie şi temperatura fluidului este egală cu un grad (k).

Valorile coeficientului au limite foarte mari şi depinde de modul cum se realizează convecţia (liberă, forţată sau prin schimbarea stării de agregare) de proprietăţile fluidului, de forma şi dimensiunile suprafeţei de cedare. Coeficientul de transfer se stabileşte experimental pentru fiecare caz în parte şi nu poate fi adaptat prin interpolare.

În continuare se dau câteva din valorile coeficientului „” de transmitere a căldurii prin convecţie termică:

− gaze arse sau aer - 20 kcal/m2 . h . grad

6

− abur supraîncălzit - 600 kcal/ m2 . h . grad− abur saturat - 1000 kcal/ m2 . h . grad− apă încălzită - 5000 kcal/ m2 . h . gradExemplu de calcul a cantităţii de căldură transmisă de gazele fierbinţi din cazan la apa care

circulă prin ţevile acestuia.

Q = S · k · (t1 – t2)

în care: S – suprafaţa peretelui despărţitor dintre cald şi rece, în m2 k – coeficientul global de transmitere a căldurii, în kcal/ m2.h.grad

t1t2 – temperaturile mediului cald, respectiv mediului rece, în ºC.

în care: α1 – coeficientul de transmitere a căldurii de la gazele fierbinţi la peretele ţevii, în kcal/ m2.h.grad S – grosimea peretelui ţevii, în m λ – coeficientul de transmitere a căldurii prin peretele ţevii, în kcal/m . h . grad α2 – coeficientul de transmitere a căldurii de la peretele ţevii la apa rece, în kcal/m2 . h . grad.În situaţia în care peretele ţevii are depuneri fie pe partea interioară, fie pe partea exterioară,

coeficientul global de transmitere a căldurii „k” scade şi în consecinţă cantitatea de căldură transmisă prin peretele ţevii va fi mai mică, ceea ce duce la scăderea randamentului cazanului.

De aceea se impune o exploatare corespunzătoare a cazanului în vederea preîntâmpinării şi eliminării depunerilor de zgură şi crustă pe ţevile cazanului.

7

ABURUL ŞI PROPRIETĂŢILE SALE

Stări de agregare şi transformarea lorCorpurile pot exista în trei stări de agregare sau faze:

− solidă− lichidă− gazoasă

Orice substanţă se poate afla într-un din cele trei faze sau poate trece dintr-o fază în alta, în anumite condiţii de temperatură şi presiune. La trecerea substanţei dintr-o fază în alta variază energia ei internă, deoarece variază distanţele dintre atomi şi molecule, din care cauză variază energia de interacţiune a acestor particule.

Diferitele transformări dintre fazele corpurilor se reprezintă în figura următoare:Vaporizarea apei. Dacă se încălzeşte un vas care conţine apă,

căldura ridică încet temperatura apei, iar când s-a ajuns la o anumită temperatură apa începe să fiarbă, trecând din stare lichidă în stare gazoasă, adică în abur sau vapori. Trecerea apei din stare lichidă în stare gazoasă adică în abur sau vapori se numeşte vaporizare. Vaporizarea poate avea loc prin fierbere sau prin evaporare.

Fierberea reprezintă o vaporizare în toată masa lichidului şi se produce conform unor legi fizice, bine cunoscute.Astfel:

− Fiecare lichid fierbe pentru o anumită presiune la o temperatură proprie, numită temperatura de fierbere sau de saturaţie; astfel, la presiunea atmosferică (760 mm Hg) apa fierbe la 100ºC.

În tot timpul fierberii, dacă presiunea a rămas modificată, temperatura rămâne de asemenea constantă până când se vaporizează şi ultima cantitate de lichid. Căldura furnizată apei în această fază serveşte la transformarea acesteia în abur saturat.

Căldura necesară unui kilogram de apă încălzită la temperatura de saturaţie pentru a se transforma integral în abur, la aceeaşi temperatură, se numeşte căldură latentă de vaporizare (se numeşte latentă pentru că această căldură nu se manifestă prin creşterea temperaturii).

Temperatura de fierbere sau de saturaţie depinde de presiunea la care este supus lichidul; cu cât presiunea este mai mare, cu atât temperatura de saturaţie este mai mare în cazan, fierberea are loc în sistemul fierbător al acestuia (tambur, ţevi fierbătoare şi ţevi ).

Evaporarea – reprezintă fenomenul de vaporizare numai la suprafaţa lichidului. Evaporarea depinde de natura lichidului, de mărimea suprafeţei de evaporare, de temperatura şi mişcarea aerului şi de prezenţa în aer a vaporilor de acelaşi fel. Evaporarea spre deosebire de fierbere are loc la orice temperatură.

Aburul saturat şi aburul supraîncălzitProcesul formării aburului poate fi împărţit în trei faze mai importante:− încălzirea apei până la temperatura de saturaţie, ts;− vaporizarea apei la temperatura de saturaţie ts (transformarea lichidului în vapori);− transformarea aburului uscat în abur supraîncălzit.Dacă apa se încălzeşte de la 0ºC se constată că la început ea se contractă puţin (atingând cel

mai mic volum la +4ºC), apoi începe să se dilate. Pentru a trece la vaporizare apa trebuie încălzită în continuare până la temperatura de saturaţie ts, corespunzătoare presiunii date, când apa începe să se vaporizeze. Din acest moment şi până când întreaga cantitate de apă s-a transformat în abur temperatura nu mai creşte. Deoarece temperatura aburului este egală cu aceea a apei (ts) se spune că

8

aburul este în echilibru de temperatură cu apa, iar starea apei şi aburului se numeşte stare de saturaţie.

Aburul se obţine prin vaporizarea apei, de obicei la presiunea constantă. În funcţie de temperatură există: abur saturat şi abur supraîncălzit.

Aburul saturat are temperatura egală cu temperatura de saturaţie corespunzătoare presiunii la care se găseşte. Pentru a provoca condensarea aburului saturat este suficient ca temperatura acestuia să scadă cu o cantitate infinit mică.

Aburul saturat uscat este aburul din care lipseşte complet faza lichidă. O creştere infinit mică a temperaturii aburului saturat uscat provoacă trecerea aburului în domeniul de supraîncălzire, în timp ce o micşorare infinit mică a temperaturii provoacă condensarea lui parţială. Aburul suprasaturat uscat reprezintă o stare limită între aburul saturat umed şi aburul supraîncălzit.

Amestecul format din aburul saturat uscat şi picături fine de apă se numeşte abur saturat umed (abur umed). Dacă se continuă încălzirea aburului uscat la presiune constantă el devine abur supraîncălzit. Supraîncălzirea aburului este însoţită de creşterea temperaturii şi a volumului său specific datorită dilatării aburului. Deci, temperatura aburului supraîncălzit este totdeauna mai ridicată decât temperatura de saturaţie (ts).

Aburul supraîncălzit este aburul a cărui temperatură t este mai mare decât temperatura de saturaţie ts, corespunzătoare presiunii respective (ex. ts la 40 bari = 250,6ºC, ts la 20 bari = 213,9ºC, ts la 35 bari = 243,0ºC). în instalaţiile de abur cu caracter industrial se foloseşte, de obicei, abur supraîncălzit datorită unor avantaje de ordin tehnic şi economic.

În cazanele de abur folosite pentru încălzire nu se poate produce decât abur umed, deoarece, în cazan, aburul se găseşte în permanenţă în contact cu apa. În cazanele industriale, aburul se supraîncălzeşte într-un dispozitiv format din ţevi numit supraîncălzitor de abur şi montat separat de cazan. În supraîncălzitor, aburul umed se transformă în abur uscat şi apoi în abur supraîncălzit. Starea de saturaţie a aburului este foarte instabilă; schimbări chiar mici ale presiunii şi temperaturii duc la condensarea unei părţi din abur sau la vaporizarea picăturilor de apă, care există totdeauna în aburul saturat. Din această cauză nu se mai întrebuinţează în maşinile cu abur.

În instalaţiile moderne de uzare, aburul este supraîncălzit de la 250ºC până la temperaturi de 500-650ºC. deci cu aceeaşi cantitate de abur supraîncălzit se poate transporta o cantitate mai mare de căldură decât cu aburul saturat. Aburul supraîncălzit poate furniza mai mult lucru mecanic decât aburul saturat. De asemenea, poate fi transportat la distanţe mari fără pericol de condensare, deoarece are o temperatură mai mare decât temperatura de saturaţie la care aburul se condensează. Cantitatea de căldură conţinută într-un kilogram de apă supraîncălzită sau abur (saturat sau supraîncălzit) poartă denumirea de entalpie sau cantitate de căldură.

Entalpia se notează cu litera „i” şi se măsoară în kcal/kg. Valorile entalpiei apei sau aburului, la anumite presiuni şi temperaturi, sunt date în tabele speciale, bazate pe calcule simple.

Ex.: la cazanele ISUC unde presiunea P = 39 bari şi temperatura aburului t = 440ºC, cantitatea de căldură respectiv entalpia „i” din tabelul de entalpii este i = 780 kcal/kg = 0,78 kcal/t.

Q – cantitatea de căldură kcal.m – masa de apă în kg.

Titlu. Termotehnica foloseşte pentru caracterizarea diferitelor stări de umiditate a aburului umed, la o anumită presiune, naţiunea de titlu, notat cu „x”.

Titlul unui abur umed „x” reprezintă participarea în masă a vaporilor de apă saturaţi uscaţi într-un kilogram de abur umed. Dacă se notează cu „mv” – masa vaporilor saturaţi din amestec cu „ma” – masa apei din amestec, iar cu „m” – masa amestecului, titlul aburului umed se exprimă prin raportul:

Titlul vaporilor umezi variază între zero şi unu. Când mv = 0, adică atunci când vaporii de deasupra apei s-au condensat în întregime, titlul amestecului este zero. Aceasta înseamnă că în amestec avem numai apă în stare de saturaţie adică numai apă la temperatura corespunzătoare presiunii echilibrului de fază. Când ma = 0, adică atunci când ultima picătură de apă s-a transformat în vapori saturaţi uscaţi, titlul amestecului devine egal cu unu. Deci aburul saturat uscat are titlul x = 1.

9

Q = m · i

Mărimile de stare ale aburului pot fi obţinute din diagrame sau tabele de abur sau indirect prin calcule. Diferenţa dintre temperatura aburului supraîncălzit (temperatura de supraîncălzire) şi temperatura de saturaţie se numeşte grad de supraîncălzire.

Cu cât gradul de supraîncălzire este mai mare cu atât aburul are o comportare mai apropiată de aceea a gazelor perfecte.

Umiditatea aburului - reprezintă cantitatea de apă exprimată în kilogram, conţinută într-un kilogram de abur umed şi este egală cu 1 – x. Atât titlul cât şi umiditatea aburului se exprimă în procente (%).

Ex.: Dacă într-un kilogram de abur saturat umed se află 0,975 kg abur saturat uscat, titlul acestui abur este x = 0,975 kg sau exprimat în procente, x % = 97,5 %, umiditatea aburului în acest caz, este egală cu 1 – x = 1 – 0,975 = 0,025 kg, sau exprimat în procente 1 – x = 2,5 %.

Se înţelege din cele de mai sus că, aburul saturat uscat are titlul „1” sau 100% şi umiditatea „0”. Dacă continuăm încălzirea aburului saturat umed, separat de apă la presiunea constantă, se va produce mai întâi uscarea sa (titlul „1"” umiditatea „0”, apoi supraîncălzirea, adică creşterea temperaturii (t) peste temperatura de saturaţie (ts). Deci aburul supraîncălzit este aburul rezultat din procesul de creştere a temperaturii aburului saturat uscat, peste temperatura sa de saturaţie, proces care poartă denumirea de supraîncălzirea aburului şi are loc în instalaţii speciale ale cazanului, aşa cum s-a arătat mai sus, denumite supraîncălzitoare.

Din punct de vedere a valorii presiunii deosebim:− abur de joasă presiune;− abur de medie presiune;− abur de înaltă presiune;− abur în stare normală.

Aburul de joasă presiune are presiunile cuprinse între 1 122 bar şi temperatură până la 300ºC. este folosit în scopuri tehnologice, pentru alimentarea turbinelor de putere mică şi a maşinilor cu piston de construcţie mai veche.

Aburul de medie presiune are presiuni cuprinse între 12 50 bar şi temperaturi de 300450ºC. este folosit pentru alimentarea turbinelor cu abur de putere mijlocie (până la 15 MW).

Aburul de înaltă presiune are presiuni mai înalte de 50 bar şi temperaturi ce depăşesc 450ºC. în mod curent se folosesc presiuni de 250 bar şi temperaturi de 540 – 570ºC. în unele cazuri presiunea poate ajunge până la 370 bar, iar temperatura până la 650ºC. aceste presiuni se folosesc pentru alimentarea turbinelor de puteri mari.

Aburul în stare normală are presiunea de 760 mmHg şi temperatura de 100ºC. Entalpia aburului normal este de 2674,2 kj/kg: 4,1855 kj/kcal = 638,92 kcal/kg.

Aburul folosit în instalaţiile de încălzire centrală poate fi şi aceasta:− de joasă presiune 0,1 0,7 bar;− de medie presiune 0,7 15 bar;− de înaltă presiune - peste 15 bar.

În general în sistemul de încălzire cu abur se foloseşte aburul de joasă presiune sau medie presiune. Aburul de înaltă presiune se utilizează numai pentru transportul căldurii la distanţă. Aburul transportat prin conducte la corpurile de încălzire cedează în acestea o parte din căldură de vaporizare şi se condensează. Condensul format se întoarce pe conducte înapoi la cazan sau la generatorul de abur. Aburul se mai foloseşte şi în scopuri tehnologice în industrie.

10

UNITĂŢILE DE MĂSURĂ ALE ABURULUI

Presiunea – este mărime fizică egală raportul dintre mărimea unei forţe „F” care apasă perpendicular şi uniform pe o suprafaţă şi aria „S” a acestei suprafeţe.

adică:

unitatea de măsură pentru presiune în sistemul internaţional (SI) este Pascalul (Pa) sau Megapascalul (MPa):

1 Mpa = 1.000.000 Pa

Pascalul este raportul dintre unitatea de măsură a forţei Newton (N) şi unitatea de măsură a suprafeţei – m2.

adică:

Alături de Pa, se mai folosesc, în mod obişnuit şi următoarele unităţi de măsură:− barul – care este un multiplu al Pa, şi anume:

1 bar = 100.000 Pa = 0,1 Mpa− atmosfera tehnică (at) - care reprezintă raportul dintre forţa de 1 kg şi suprafaţa de 1 cm2

pe care se exercită

Ea mai poate fi definită ca presiunea exercitată de o coloană de mercur (Hg) înaltă de 735,5 mm, sau de o coloană de apă (H2O) înaltă de 10 m.

1 at = 735,5 mm cal.Hg = 10.000 mm (10 m) cal.H2OÎntre unităţile de măsură de mai sus există următoarele relaţii de echivalent:

1 at = 0,980665 bar = 98066,5 Pa = 0,0980665 MpaDe regulă în practică se foloseşte aproximaţia: 1 bar 1,02 at.

1 at = 1 bar = 100.000 Pa = 0,1 Mpa− atmosfera fizică (atm) – este presiunea exercitată la nivelul mãrii de o coloană de mercur înaltă de 760 mm sau de o coloană de apă înaltă de 10,33 m, aceasta mai poartă denumirea şi de presiune atmosferică sau presiune barometrică (de la barometru - aparatul care se măsoară).

1 atm = 760 mm cal Hg = 10.330 mm (10,33m) cal.H2OÎntr-un cazan, presiunea este mai mare decât presiunea atmosferică. Aparatele de măsură a

presiunii într-un cazan - manometrele, indică de fapt cu cât presiunea în cazan este mai mare decât presiunea atmosferică, cu alte cuvinte, indică suprapresiunea faţă de presiunea atmosferică; presiunea indicată de manometru se mai numeşte şi presiune manometrică.Dacă la suprapresiunea indicată de manometru se adaugă presiunea atmosferică, se obţine presiunea absolută, măsurată în atmosfere absolute (ata) care este de fapt presiunea reală din cazan.

1 ata = 1 at + 1 atmEx.: Dacă manometrul unui cazan de abur indică presiunea de 40 at, presiunea absolută din

cazan va fi în acest caz 40 + 1 = 41 ata.Pentru măsurarea presiunilor mici, se folosesc următoarele unităţi de măsură:1 mm cal.H2O, care echivalează cu 0,001 kgf/cm2 sau 1 kgf/m2 sau cu 0,0001 bar

1 mm cal.Hg, care echivalează cu , sau cu

1 mm cal.Hg se mai numeşte şi Torr

11

ex: 1 mm cal H2O = 0,0001 bar250 mm cal.H2O = 0,0001 bar x 250 = 0,025 bar

1 mm cal.Hg (1 Torr) =

80 mm cal.Hg (80 Torr) =

Temperatura – este mărimea fizică, măsurabilă care caracterizează starea (nivelul) de încălzire a unui corp. se exprimă în grade celsius (ºC sau scara centigradă (100 grade) sau scara absolută, măsurată în grade Kelvin (K), căreia îi corespunde în scara celsius o temperatură de –273,15ºC.

T (k) = tº (c) + 273,15tº (c) = T (k) – 273,15

Debitul – cantitatea de abur produsă de un cazan într-un timp determinat, exprimat în t/h sau m3/h.

Cantitatea de căldură – cantitatea de energie internă transmisă fără efectuare de lucru mecanic şi este cantitatea de căldură conţinută într-un kilogram de apă supraîncălzită sau abur (saturat sau supraîncălzit) exprimaţi în kcal/kg sau Gcal/t.

1 Gcal/t = 1000 kcal/kg

12

TEHNOLOGIA MATERIALELOR. MATERIALE FOLOSITE ÎN EXECUŢIA, MONTAREA ŞI

REPARAREA CAZANELOR. METODE DE ÎMBINARE. CONTROLUL SUDURILOR

Materialele folosite în execuţia, montarea sau repararea elementelor părţilor sub presiune ale cazanelor de abur sau apă fierbinte sunt, în general, oţelurile (carbon sau aliate), fontele şi într-o proporţie foarte mică aliajele cuprului, cum ar fi bronzul.

Oţelurile se folosesc sub formă laminată (table, platbande, ţevi), forjate ( , capace, flanşe, racorduri) sau turnate (armături, coturi). Fontele se folosesc sub formă turnată în piese cum sunt de exemplu armăturile, gurile de vizitare, de explozie etc.Bronzul se foloseşte foarte rar, doar la execuţia unor robinete cu cep sau corpul indicatoarelor de nivel ale cazanelor cu presiuni reduse.Condiţiile calitative pe care trebuie să le îndeplinească materialele folosite în construcţia cazanelor sunt reglementate prin prescripţiile tehnice C1 - colecţia ISCIR pentru cazane şi trebuie respectate de toţi acei care execută, montează sau repară cazane de abur sau de apă fierbinte.Materialul trebuie să fie însoţit de certificate de calitate de producători, orice marcă de material înainte de a fi folosită în execuţia cazanelor, trebuie să fie omologată de o comisie de specialişti, conform instrucţiunilor producătorului.Tablele şi oţelurile din oţel carbon sau aliate trebuie să corespundă în ceea ce priveşte condiţiile tehnice, regulile pentru verificarea calităţii, marcarea, livrarea şi documentele, prevederilor din standardele specifice, în vigoare.În cazul folosirii unor table sau ţevi conform altor norme sau standardele corespunzătoare, acestea trebuie să îndeplinească un minimum de cerinţe, care sunt prevăzute în prescripţiile tehnice – colecţia ISCIR – amintite.Tablele cu grosimea de 15 mm sau mai mare folosite pentru execuţia corpului propriu-zis al cazanului ( , funduri), plăcilor tubulare, colectoarelor etc., trebuie să fie, în mod obligatoriu controlate cu ultrasunete, pentru a fi depistate defectele periculoase de natura stratificărilor, incluziunilor, fisurilor etc., care pot produce avarii grave alee elementelor respective în exploatare.Pentru piesele forjate sau turnate din oţeluri sau fonte, prescripţiile tehnice precizează standardele în conformitate cu care acestea trebuie executate, de asemenea condiţiile suplimentare de calitate sau de utilizare care trebuie avute în vedere.

În acest sens trebuie amintit, spre exemplu, că utilizarea fontei nu este admisă decât pentru turnarea corpului supapelor de siguranţă. Tablele, ţevile etc., amintite mai sus sunt aşa-zisele materiale de bază. În execuţia părţilor sub presiune ale cazanelor se folosesc şi materiale de adaos cum sunt electrozii şi sârma de sudură. Materialele de adaos trebuie să fie astfel alese încât să corespundă calităţii materialelor de bază, asigurând sudurii proprietăţi egale cu ale acestora. Materialele de adaos trebuie să corespundă calitativ standardelor specifice şi să fie însoţite de certificate de calitate emise de producător.

Îmbinarea elementelor sub presiune alee cazanelor de abur şi apă fierbinte se realizează prin sudare, mandrinare şi nituire. Nituirea nu se mai foloseşte la execuţia cazanelor noi, ci numai la lucrările de reparaţii ale cazanelor existente în exploatare, executate iniţial prin nituire (Asemenea cazane aproape nu mai există în exploatare).

13

Sudarea – este modul de îmbinare cel mai sigur şi cel mai frecvent folosit în execuţia, montarea sau repararea elementelor cazanelor; ea poate fi executată prin orice procedeu, cu arc electric sau cu gaze, manual sau automat.Procedeele de sudare utilizate trebuie să fie omologate în prealabil cu participarea ISCIR, conform reglementărilor speciale cuprinse în prescripţiile tehnice CR7 – colecţia ISCIR.

Sudorii folosiţi pentru executarea lucrărilor de sudare trebuie să fie autorizaţi de ISCIR după o pregătire practică, şi teoretică prealabile, în conformitate cu reglementările din prescripţiile tehnice CR9 – colecţia ISCIR.După ce au fost executate, sudurile trebuie să fie verificate din punct de vedere al calităţii, prin metode distructive şi nedistructive; verificarea distructivă constă în executarea unor plăci martor, (în cazul sudării tablelor) sau a unor probe de sudură (în cazul ţevilor), sudate în aceleaşi condiţii în acelaşi timp şi de către aceeaşi sudori, ca şi sudurile elementelor respective. Din aceste plăci respectiv probe se execută epruvete care se încearcă la întindere, încovoiere, rezilienţă etc., rezultate obţinute trebuie să corespundă cerinţelor din prescripţiile C1 - colecţia ISCIR pentru cazane.Verificarea prin metode nedistructive a sudorilor se efectuează cu ajutorul radiaţiilor penetrante X sau gama, prin ultrasunete, lichide penetrante, pulberi magnetice etc., fiecare din aceste metode fiind reglementată ca procedură de verificare şi condiţii de admisibilitate prin prescripţii tehnice – colecţia ISCIR (ex.: CR20 – pentru examinarea cu radiaţii, CR4 – pentru examinarea cu ultrasunete, CR6 – pentru examinarea cu lichide penetrante etc.). Printre defectele periculoase (neadmise) din sudură, depistaţi prin mijloace nedistructive sunt în principal: fisurile, nepătrunderile, incluziunile de zgură şi altele.După sudare, pot să apară deformări şi tensiuni interne în materialele sudate, fapt pentru care, elementele respective se supun unor tratamente termice (normalizare, recoacere); felul tratamentului termic se stabileşte prin tehnologia de execuţie a sudurii, funcţie de calitatea şi dimensiunile materialelor, de procesul de sudare etc.

Mandrinarea este metoda de îmbinare a ţevilor cazanelor acvatubulare în tambur, colectoare, camere secţionale etc., sau a ţevilor de fum în plăcile tubulare la cazanele ignitubulare. Mandrinarea se admite ca soluţie de îmbinare numai la cazanele cu abur cu presiunea de cel mult 100 bar şi temperatura până la 420ºC.Îmbinarea prin mandrinare se realizează prin deformarea plastică a capetelor ţevilor cu un dispozitiv special numit mandrină şi presarea pe pereţii găurilor practicate în tambure, colectoare, plăci tubulare etc., găuri prevăzute cu mai multe circulare, spre a asigura rezistenţa şi etanşeitatea îmbinării. După operaţia de mandrinare, capetele ţevilor se evazează (lărgeşte) pentru a împiedica smulgerea ţevii din gaură; capetele ţevilor de fum din partea de intrare a flăcării (dinspre focar) se răsfrâng () spre a se realiza un contact cât mai intim cu plăcile tubulare şi totodată o răcire a acestor capete, care astfel, în timpul funcţionării, se pot arde.

La îmbinarea prin mandrinare nu se admit:− fisuri şi crăpături în porţiunea ţevilor evazate şi răsfrânte;− exfolieri profunde în peretele ţevii, care ar reduce grosimea peretelui sub limitele admise;− prag interior, parţial sau pe întreaga circumferinţă a ţevii;− mandrinare insuficientă, manifestată printr-un joc între ţeavă şi peretele găurii;− supramandrinare caracterizată prin existenţa unui guler alungit la ţeavă sau prag pe peretele exterior al ţevii;− deformarea (strivirea) plăcii tubulare, tamburului, colectorului etc., caracterizat printr-o supraîncălţare în jurul orificiului ţevii;− fisuri sau crăpături în jurul găurii din placa tubulară, tambur etc.Multe din aceste deficienţe sunt puse în evidenţă la încercarea de presiune hidraulică, efectuată

conform prescripţiilor tehnice, C1 – colecţia ISCIR pentru cazane.

14

Modulul nr. 2

CLASIFICAREA CAZANELOR DE ABUR SI APA FIERBINTE

1. GENERALITĂŢICazanele sunt instalaţii complexe în care apa, sub acţiunea căldurii produsă prin arderea

combustibililor, căldurii recuperate din gazele fierbinţi rezultate dintr-un proces tehnologic sau căldurii obţinute cu ajutorul energiei electrice, se transformă în agent termic (abur, apă caldă, apă fierbinte) utilizat în scopuri energetice, tehnologice sau de încălzire.

Întregul complex, cuprinzând cazanul, instalaţiile lui de alimentare cu combustibil, aer, apă, instalaţii de evacuare a produselor de ardere, aparate şi instalaţii de automatizare, formează împreună instalaţia de cazan.

Toţi cei care proiectează, construiesc, montează, repară, întreţin, exploatează sau verifică instalaţii de cazane, trebuie să respecte prescripţiile tehnice, în acest domeniu elaborate de către Inspecţia pentru cazane şi recipiente sub presiune – ISCIR. Aburul produs în cazan are presiunea superioară presiunii atmosferice.

În cazanul în care temperatura aburului este egală cu temperatura de saturaţie corespunzătoare presiunii vaporilor de apă, cazanul produce abur saturat, iar în cazanul în care temperatura aburului este mai mare cazanul produce abur supraîncălzit.

Apa fierbinte obţinută în cazanele de apă fierbinte are temperatura mai mare decât temperatura de fierbere a acesteia la presiunea atmosferică. Deoarece în cazanele de abur presiunea este totdeauna mai mare decât cea atmosferică, temperatura apei din ele este mai mare decât 100ºC (adică mai mare decât temperatura de fierbere la presiunea atmosferică) ceea ce face ca permanent să existe un potenţial pericol de explozie. Dacă la un cazan se întâmplă să se producă o fisură sau o ruptură scăderea instantanee a presiunii conduce la scăderea temperaturii până la valoarea corespunzătoare presiunii la care a ajuns aburul şi tot surplusul de căldură înmagazinat în apă se va consuma instantaneu pentru formarea de abur. Cantitatea enormă de abur care se degajă în acest caz va provoca creşterea bruscă a presiunii şi se va produce explozia cazanului. Explozia va fi cu atât mai distrugătoare cu cât cantitatea pericolului de explozie pe care îl reprezintă trebuie acordată o importanţă deosebită execuţiei şi exploatării corecte a cazanelor.

Cazanele pentru încălzit apă nu prezintă pericol în sensul posibilităţii de explozie atât timp cât temperatura apei încălzite în acestea nu depăşeşte 100ºC.

Se menţionează însă că au fost cazuri de explozie şi la aceste cazane din cauză că nu aveau dispozitive de siguranţă. Datorită pericolului de explozie pe care îl prezintă, cazanele intră sub controlul ISCIR.

2. PĂRŢI COMPONENTE ALE CAZANULUI ŞI INSTALAŢIEI DE CAZANÎn general părţile componente ale unui cazan modern de abur cu instalaţii auxiliare, sunt:− focosul - în care are loc arderea combustibilului şi degajarea căldurii;− suprafeţele de încălzire şi vaporizare a apei (sistemul fierbător), scăldate în exterior de gazele fierbinţi din focar (tambur, tub de flacără, economizor);− suprafeţe de supraîncălzire a aburului (supraîncălzitorul de abur);− canalele de gaze şi coşul de fum;− instalaţia de tratare a apei şi de alimentare cu apă;− instalaţia de preparare a combustibilului (uscare, măcinare etc.) şi de alimentare cu combustibil;− instalaţii de ardere, cuprinzând arzătoarele şi instalaţia de alimentare cu aer de combustie;− instalaţii pentru captarea şi evacuarea cenuşii şi a zgurii;

15

− construcţia metalică de susţinere, înzidire şi izolarea termică;− conductele şi armăturile;− aparatele de măsură, control şi siguranţă;− instalaţia de automatizare.

După felul combustibilului, tipul şi mărimea instalaţiei de cazan unele din aceste elemente pot lipsi.

Schema de principiu a unui cazan de abur

16

Focarul – inclusiv instalaţia de abur în care are loc arderea combustibililor, cu degajarea unei mari cantităţi de căldură. Focarul este, de regulă, o cameră paralelipipedică construit la exterior din cărămidă, roşie obişnuită, iar la interior căptuşit cu cărămidă refractară rezistentă la temperatură ridicată. Camera focarului continuă cu canalele de gaze, de asemenea înzidite pentru a împiedica pierderile de căldură în exterior şi a asigura etanşeitatea.La cazanele de tip mai nou focarul este delimitat de pereţii membrană care formează suprafaţa fierbătoare a cazanului, în care caz, la exterior au izolaţie uşoară din saltele de vată minerală, protejată printr-un înveliş din tablă. La cazanele ignitubulare focarul este amplasat central, la interiorul corpului cilindric sub presiune, sub forma unui tub ondulat.Suprafaţa de încălzire este formată din elemente tubulare metalice scăldate la exterior de gazele fierbinţi din focar, iar la interior de apa care se transformă în abur; suprafaţa de încălzire mai poartă şi denumirea de sistem fierbător, suprafaţă vaporizatoare sau suprafaţă fierbătoare.În cazul cazanelor ignitubulare gazele fierbinţi circulă prin interiorul elementelor tubulare (tub de flacără, ţevi de fum), apa spălându-le la exterior.Canalele de gaze sunt în continuarea camerei focar, prin ele circulând, înainte de a fi evacuate la coş, gazele de ardere. În canalele de gaze sunt, de regulă, amplasate unele părţi auxiliare ale cazanului cum sunt: economizorul, supraîncălzitorul de abur şi preîncălzitorul de aer.Coşul – este elementul prin care gazele arse rezultate din arderea combustibililor în focar, sunt evacuate în mediul exterior după ce, în prealabil au cedat căldura sistemului fierbător şi, după caz, supraîncălzitorului de abur, economizorului şi preîncălzitorului de aer.Pentru buna funcţionare, cazanul trebuie echipat cu unele aparate de măsură şi control, armături şi dispozitiv de siguranţă, instalaţii anexe, dintre care se menţionează:

− manometrul este aparatul care indică suprapresiunea aburului din cazan; este montat printr-un racord la spaţiul de abur al tamburului;− indicatorul de nivel al apei este aparatul care indică în orice moment nivelul apei din tamburul cazanului. Este montat pe tambur prin două racorduri, în legătură cu spaţiile de apă şi respectiv abur;− supapa de siguranţă – este dispozitivul care împiedică creşterea presiunii în cazan peste valoarea normală, deschizându-se automat, când presiunea depăşeşte valoarea prescrisă şi eliminând în atmosferă surplusul de abur, astfel încât presiunea să revină la valoarea normală;− capul de alimentare – este dispozitivul prin care se face alimentarea cu apă a cazanului, acesta închide automat sub influenţa presiunii din cazan, atunci când alimentarea cu apă a cazanului încetează (pompa se opreşte) împiedicând astfel ieşirea (pierderea) apei din cazan;− robinetul principal de abur – este armătura care închide sau deschide conducta de abur spre consumator; se montează direct pe cazan (tambur) la cazanele fără supraîncălzitor, sau la ieşirea din supraîncălzitor, la cazanele prevăzute cu astfel de instalaţie;− dispozitivele de alimentare cu apă sunt instalaţii care servesc la alimentarea cu apă a cazanului; ele sunt de regulă antrenate de motoare electrice şi aspiră apă din rezervoarele de alimentare cu apă (de regulă degazoare) şi o refulează în cazan.

3. FUNCŢIONAREA CAZANULUI DE ABURModul de funcţionare al unui cazan de abur se poate urmări din schema de principiu a unui

cazan de abur mai sus redată, în care s-au prezentat în mod simplificat principalele elemente ale uni cazan modern pentru producerea aburului supraîncălzit. Combustibilul împreună cu aerul de combustie ajung la arzător care realizează arderea acestuia în focar. Aerul necesar combustiei este preluat din spaţiul din jurul cazanului cu ajutorul unui ventilator şi este trecut prin preîncălzitorul de aer, ale cărui suprafeţe de încălzire sunt spălate de către gazele de ardere.

În acest fel aerul de combustie ajunge până la temperaturi destul de ridicate (100º - 300ºC). Prin arderea combustibilului în focar, se formează gazele de ardere cu temperaturi foarte ridicate (1500 – 2000ºC). Căldura gazelor de ardere din focar se transmite prin suprafaţa ţevilor vaporizatoare în apa care circulă prin ele şi pe care o transformă în emulsie apă-abur.

Din focar, gazele de ardere sunt forţate de către exhaustor (ventilator) să parcurgă canalul de gaze şi apoi prin coş să ajungă în atmosferă. Apa necesară producerii aburului în cazan numită apă de

17

alimentare este preluată (după ce în prealabil a fost tratată în instalaţia pentru tratare) cu pompa de alimentare. Această pompă are rolul de a alimenta în permanenţă tamburul cu apă.

Pe traseul dintre pompă şi tambur apa parcurge serpentinele din ţeavă ale economizorului, în care se încălzeşte. În tambur ajunge deci pe de-o parte apă de alimentare, iar pe de altă parte emulsia apă-abur. Din tambur apa de alimentare fiind mai rece şi deci mai grea, coboară prin ţevile coborâtoare dar ajungând în ţevile din focar se transformă în emulsie apă-abur (deci are greutate mai mică) şi urcă iar în tambur prin ţevile urcătoare. În acest fel se stabileşte circulaţia apei în interiorul cazanului. În tambur apa de alimentare ocupă spaţiul interior numit spaţiu de apă, iar aburul ocupă spaţiul de deasupra apei, numit spaţiul de abur. Nivelul apei în tambur variază între nivelul minim admis şi nivelul maxim admis.

Spaţiul cuprins între nivelul maxim şi nivelul minim al apei se numeşte spaţiul de alimentare înălţimea lui normală fiind de 100 – 150 mm. Menţinerea apei între limitele admise se urmăreşte cu ajutorul sticlelor de nivel şi nivostatelor.

Aburul saturat din spaţiul de abur al tamburului ajunge în serpentinele din ţeavă alee supraîncălzitorului. În supraîncălzitor, aburul saturat este încălzit în continuare la o temperatură mult mai mare decât temperatura de saturaţie şi astfel devine abur supraîncălzit. Din supraîncălzitor aburul este distribuit la consumator. Se observă deci, că în drumul lor gazele de ardere de la ieşirea din focar şi până la baza coşului cedează pe parcurs căldură supraîncălzitorului, economizorului şi preîncălzitorului de aer. În acest fel se valorifică la maximum potenţialul termic al gazelor de ardere şi deci creşte randamentul termic al cazanului.

Părţile componente de bază alee cazanului de abur sunt: focarul, suprafaţa de încălzire, canalul de gaze şi coşul. Pe lângă acestea în funcţie de necesităţi se mai adaugă supraîncălzitorul, economizorul şi preîncălzitorul de aer, numite în exploatare şi suprafeţe de încălzire auxiliare.

Se menţionează însă că această denumire este improprie întrucât există cazane (ex. cazane pentru arderea cărbunelui pulverizat) care nu pot funcţiona fără preîncălzitoare de aer. În focar, căldura se transmite la emulsia apă-abur din ţevile fierbătoare, în principal prin radiaţie (şi mai puţin prin convecţie). Din acest motiv suprafeţele de încălzire din focar se mai numesc şi suprafeţe de radiaţie.

Transmiterea căldurii de la gazele fierbinţi la suprafeţele de încălzire montate pe traseul lor de evacuare se face în principal prin convecţie. Suprafeţele de vaporizare (de fierbere) sunt formate din ţevi independente sau (fascicule de ţevi unite între ele prin platbande metalice formând un perete) prin care circulă apă. În cazanul prezentat apa circulă în interiorul ţevilor fierbătoare deci, este un cazan aerotubular. De asemenea acest cazan este cu circulaţie naturală întrucât apa de alimentare fiind mai grea coboară în partea inferioară, iar emulsia apă-abur (fiind mai uşoară) se ridică în partea superioară.

Suprafaţa fierbătoare fiind închisă, aburul care se produce datorită încălzirii, determină creşterea presiunii în interior. Cu creşterea presiunii creşte şi temperatura la care apa fierbe şi se transformă în abur (cu cât presiunea este mai ridicată cu atât temperatura de fierbere a apei este mai ridicată).

Pentru recuperarea căldurii gazelor arse şi deci pentru obţinerea unui randament termic ridicat se face preîncălzirea apei de alimentare cu ajutorul unui economizor şi preîncălzirea aerului de combustie cu ajutorul unui preîncălzitor de aer. Gazele de ardere spală suprafeţele de încălzire şi apoi sunt evacuate în atmosferă prin coş, cu ajutorul unui exhaustor. Apa de alimentare necesară se asigură de către o pompă de alimentare.

Gazele de ardere îşi reduc mult temperatura pe traseul lor prin faptul că cedează căldură suprafeţelor convective menţionate. În acest fel temperatura gazelor la ieşirea din preîncălzitorul de aer este redusă până la 145-170ºC (în funcţie de sarcina cazanului).

Temperatura gazelor de ardere nu poate fi redusă oricât deoarece apare pericolul condensării apei conţinute în gazele de ardere şi corodarea puternică a suprafeţelor din partea de evacuare a gazelor (punctul nouă).

În funcţie de mărimea cazanului, de parametri nominali şi de complexitatea acestuia unele componente din schema prezentată pot să lipsească şi de asemenea unele elemente pot apare suplimentar.

18

De exemplu în unele focare de cazane aerul de combustie este luat direct din atmosferă fără a fi trecut înainte prin preîncălzitorul de aer. Aceste cazane nu sunt prevăzute cu preîncălzitor. De asemenea la cazanele de abur saturat lipseşte supraîncălzitorul. Când arzătoarele folosite sunt de tipul cu „aer aspirat” lipseşte ventilatorul pentru aer de combustie. La unele cazane de abur de tip mai vechi întâlnite încă în exploatare lipsesc supraîncălzitorul, economizorul şi preîncălzitorul de aer.

Pentru funcţionarea economică şi în deplină siguranţă a cazanelor de abur, acestea sunt prevăzute cu aparate, dispozitive şi instalaţii anexe.

4. CIRCULAŢIA APEI ÎN CAZANScheme simplificate de circulaţie a apei în cazan

La aprinderea focului în focarul cazanului ţevile fierbătoare primesc căldură prin radiaţie şi astfel apa din ele se încălzeşte. Datorită diferenţei de densitate apa caldă din ţeava fierbătoare se ridică şi locul ei este luat de apa mai rece. În continuare se formează emulsia apă-abur care se ridică şi ajunge în tambur. Se stabileşte astfel circulaţia apei în cazan.

În situaţia descrisă mai sus cazanul are o circulaţie naturală. În acest caz viteza de circulaţie a apei în ţevile suprafeţelor de vaporizare este redusă şi aceasta conduce la diametre de ţevi care depăşesc în general 30 mm în interior. În consecinţă coeficienţii de schimb de căldură au valori limitate.

Cazanele cu circulaţie naturală au un volum mare de apă şi deci o inerţie termică mare. Ţevile sistemului fierbător trebuie să aibă poziţie verticală. La cazanele cu circulaţie forţată circulaţia apei în sistemul vaporizator se realizează cu ajutorul unei pompe de circulaţie (sau recirculare).În acest caz o particulă de apă parcurge de 48 ori circuitul sistemului fierbător până la vaporizare completă.La cazanele cu circulaţie forţată ţevile sistemului fierbător nu este nevoie să aibă poziţie verticală, ele având posibilitatea aşezării în orice poziţie în focar şi în drumurile de gaze.

Din punct de vedere constructiv aceste cazane sunt mai simple şi consumul de metal este mai mic. La unele cazane apa trimisă de pompa de alimentare trece din economizor în sistemul fierbător unde se produce vaporizarea completă. Aceste cazane sunt denumite cazane cu trecere forţată (cu străbatere forţată) şi sunt folosit atât pentru producerea aburului cât şi pentru producerea apei calde sau apei fierbinţi. Cazanele de apă caldă şi apă fierbinte sunt cazane cu străbatere forţată.

La cazanele recuperatoare, suprafeţele de schimb de căldură sunt amplasate în spaţii prin care circulă gazele fierbinţi provenite dintr-un proces tehnologic.

19

CLASIFICAREA CAZANELOR PARAMETRI DE BAZĂ AI CAZANELOR TIPURI CONSTRUCTIVE DE CAZANE

I. Clasificarea cazanelor se poate face după mai multe criterii şi anume:1. După felul circulaţiei amestecului apă-abur în cazan:

− cazane cu circulaţie naturală;− cazane cu circulaţie forţată unică

multiplăCazanele cu circulaţie naturală sunt cazanele în care circulaţia amestecului apă-abur se

realizează conform unui fenomen fizic natural, datorită diferenţei de greutate specifică dintre acest amestec şi apa rece. Amestecul apă-abur fiind mai uşor, caută să se ridice, cedând locul apei reci, care la rândul său încălzindu-se creează un curent ascendent adică circulaţii a cazanelor cu circulaţie forţată sunt cazanele în care circulaţia amestecului apă-abur se realizează în mod forţat cu ajutorul pompei de circulaţie (alta decât pompa de alimentare cu apă a cazanului).2. După felul circulaţiei focului şi apei:

− ignitubulare;− acvatubulare.La cazanele ignitubulare flăcările şi gazele arse circulă prin interiorul ţevilor, iar apa la

exterior. La cazanele acvatubulare apa circulă prin interiorul ţevilor şi focul la exterior.3. După modul cum folosesc căldura (al sursei de căldură):

− cu focar propriu;− recuperatoare;− electrice;− solare.Cazanele cu focar propriu produc căldura necesară vaporizării apei, prin arderea

combustibililor într-un focar care face parte din cazan (focar propriu).Acestea pot fi: - cazane cu combustibil solid;

- cazane cu combustibil lichid;- cazane cu combustibil gazos;- cazane cu combustibil mixt;- cazane cu combustibil nuclear.

Cazanele recuperatoare folosesc pentru vaporizarea apei căldura gazelor fierbinţi, rezultate dintr-un proces tehnologic (chimic, siderurgic).

Cazanele electrice folosesc căldura dezvoltată de rezistenţele electrice, izolate în tuburi de şamotă, amplasat în tamburul cu apă al cazanului. Cazanele solare folosesc căldura dezvoltată de razele soarelui.4. După presiunea de funcţionare:

− de joasă presiune: 0,7 ÷ 6 bar;− de medie presiune: 6 ÷ 64 bar;− de înaltă presiune: peste 64 bar.

5. După felul preponderent de transmitere a căldurii:− de radiaţie – la care ponderea o au suprafeţele vaporizatoare care primesc căldura prin radiaţie;− de convecţie – la care primează suprafeţele de schimb de căldură prin convecţie.

6. După aparatul termic produs şi temperatura acestuia:

20

− cazane pentru abur;− cazane pentru apă caldă (t < 115ºC);− cazane pentru apă fierbinte (t > 115ºC).

7. După utilizarea aparatului termic produs:− cazane pentru încălziri centrale;− cazane pentru încălziri sau scopuri tehnologice;− cazane pentru scopuri tehnologice şi instalaţii energetice;− cazane pentru instalaţii energetice;− cazane cu destinaţie specială (navale, recuperatoare, rotative, neutrice etc.).

8. După locul de utilizare:− cazane terestre;− cazane marine.

9. După felul construcţiei sistemului fierbător (Volumul de apă conţinut):9.1. Cazane cu volum mare de apă:

− cazane cilindrice (monocilindrice, multicilindrice);− cazane cu tub de flacără (cazane cu unul, două sau trei tuburi de flacără, cazane cu ţevi de fum);− cazane combinate; cu tub de flacără şi ţevi de fum.

9.2. Cazane cu volum mic de apă:− cazane cu circulaţie naturală a apei (cazane cu ţevi de apă cu înclinare mică, cazane cu ţevi de apă cu înclinare mare, cazane cu ţevi ecran);− cazane cu circulaţie forţată (cazane Veria, cazane La Mont, cazane Velox);− cazane cu străbatere (trecere) forţată a apei (cazane Benson, cazane Sulzur, cazane Ramzin).

Criteriile amintit sunt arbitrare, dintre acestea se ia în consideraţie numai clasificarea după volumul de apă conţinut, ca fiind cea mai uzuală în limbajul tehnic. Sunt considerate cazane cu volum mare de apă, cazanele la care raportul dintre volumul de apă pe unitatea de suprafaţă de încălzire (l/m2), depăşeşte cifra 100 (de regulă acest raport este cuprins între 120 ÷ 250).

Cazanele de abur la care raportul este mai mic de 100 (de regulă cuprins între 50 ÷ 100), sunt considerate cazane cu volum mic de apă. Cazanele cu volum mare de apă sunt construite, în general, din elemente cilindrice mari, străbătute de tuburi de flacără şi ţevi de fum prin care circulă focul şi gazele de ardere şi scăldate la exterior de apă. Volumul mare de apă face ca vaporizarea să fie mai greoaie, ceea ce necesită un timp mai îndelungat (4 ÷ 6 ore) pentru punerea în funcţiune.

Având inerţie mare, cazanele fac faţă fără pericol, la radiaţiile de sarcină, elementele tubulare de dimensiuni mari fac posibilă curăţirea uşoară a depunerilor, fapt pentru care, cazanele nu sunt pretenţioase în ce priveşte calitatea apei.

Cantitatea mare de căldură înmagazinată în cazan datorită volumului mare de apă, face ca aceste cazane să fie deosebit de periculoase în cazuri de avarii. Cazanele cu volum mic de apă sunt construite din ţevi cu diametrul mic, în care apa se vaporizează uşor, de aceea punerea lor în funcţiune durează un timp mult mai scurt (1 ÷ 2 ore) şi au o producţie specifică mare (cantitatea de abur produsă pe unitatea de suprafaţă de încălzire – kg abur/m2). Între cazanele cu volum mare şi volum mic de apă există deosebiri constructive şi funcţionale foarte importante, care pledează în formarea menţinerii acestei clasificări şi prezentări categoriilor de cazane clasificate după volumul de apă.

Între cazanele cu volum mare de apă menţionăm:− cazanul cu unul, două sau trei tuburi de flacără. Aceste cazane nu se mai găsesc astăzi în exploatare, fiind complet depăşite din punct de vedere tehnic;− cazanele cu tub de flacără şi ţevi de fum de întoarcere se găsesc în număr mare în exploatare, în industriile care necesită debite mici de abur, fiind de tipul „Monotehnică”, CTF-1 şi în special Bloc-abur.În prezent industria noastră constructoare de maşini fabrică numai cazanul Bloc-abur.− cazane cu cutie de foc şi ţevi de fum (locomotivă) care deşi abandonate la un moment dat, au început să fie tot mai des refolosite, pretându-se foarte bine la arderea carburilor inferiori.Dintre cazanele cu volum mic de apă menţionăm:

21

− cazanele cu ţevi de apă cu înclinare mică şi camere secţionale de apă, cum sunt cazanele IPROMET de 6,5 t/h, cazanele Block-Wilcox, cazanul HLK de 10 t/h, cazanul de 6,5 şi 10 t/h, pe lignit sunt în număr mare în exploatare;− cazanele cu ţevi de apă cu înclinare mare cum sunt cazanul CR9 de 10t/h, cazanul CR16 de 10 t/h şi varianta sa de 30 t/h, cazanul IP-01 de 50 t/h, cazanul CR12, cazanele pe lignit de 50 t/h şi 100 t/h etc., sunt cele mai des întâlnite în centralele termice ale secţiilor industriale;− cazane de abur de construcţie specială, cu circulaţie forţată, cum sunt: cazanul Veria, cazanul La Mont etc.

II. Parametrii de bază ai cazanelorParametrii principali ai cazanelor de abur şi apă fierbinte sunt:− Presiunea nominală (Pn) – presiunea maximă continuă a aburului la ieşirea din robinetul

principal de abur, în condiţiile debitului nominal de abur şi temperaturii nominale.− Presiunea maximă (PM) – presiunea cea mai mare admisă în exploatarea cazanului şi care

este înscrisă pe placa de timbru a cazanului. La cazanele cu tambur această presiune se consideră în tambur, iar la cazanele fără tambur, la intrarea în cazan.

− Presiunea de calcul – presiunea la care se face calculul de rezistenţă al cazanului. Acesta se stabileşte pornind de la presiunea maximă şi ţinând seama de presiunea hidrostatică a apei din elementele cazanului şi de pierderile de presiune pe circuitele cazanului (supraîncălzitor, circuitul vaporizator).

− Presiunea de încercare – presiunea la care se încearcă cazanul cu apă pentru verificarea rezistenţei şi etanşeităţii. Valoarea presiunii de încercare este stabilită în prescripţiile tehnice C1 – colecţia ISCIR pentru cazane.

− Temperatura nominală (tn) – temperatura maximă continuă a aburului la ieşirea din robinetul principal de abur, în condiţiile debitului şi presiunii nominale.

− Temperatura apei de alimentare (ta) – temperatura la intrarea apei de alimentare în economizor, iar în lipsa acestuia, la intrarea în tamburul cazanului.

− Debitul nominal (Dn) – debitul maxim continuu de abur pe care trebuie să-l asigure cazanul în condiţiile presiunii şi temperaturii nominale ale aburului.

− Debitul minim (Dm) – debitul minim continuu de abur pe care trebuie să-l asigure cazanul la presiunea şi temperatura nominale ale aburului. De regulă debitul minim este de cca. 30% din debitul nominal al cazanului.

− Debitul de vârf (Dv) – debitul maxim de abur (mai mare decât debitul nominal), la care se admite să funcţioneze cazanul în interval limitat de timp. Este de regulă mai mare cu 10% decât debitul nominal.

− Debitul minim reglat (Dr) – debitul minim continuu de abur pe care cazanul trebuie să-l asigure la presiunea şi temperatura nominală a aburului.

− Temperatura minimă a apei fierbinţi – temperatura minimă cu care apa fierbinte trebuie să intre în cazan.

− Temperatura maximă a apei fierbinţi – temperatura maximă admisă pentru apa fierbinte, măsurată după robinetul principal de apă al cazanului.

− Presiunea minimă a apei fierbinţi – presiunea minimă a apei din cazanul de apă fierbinte, măsurată după robinetul principal şi care corespunde unei temperaturi de saturaţie mai mare cu cel puţin 20ºC decât temperatura maximă a apei fierbinţi.

Alţi indici caracteristici generali ai cazanelor de abur sunt:− Randamentul termic (ηt) – reprezintă raportul dintre cantitatea de căldură (Qu) produsă de

cazan şi cantitatea de căldură consumată (Qc). randamentul termic se exprimă în procente

− Debitul specific de abur al sistemului vaporizator (Ds) reprezintă raportul dintre debitul nominal (Dn) şi suprafaţa de schimb de căldură (Ss) a acestuia. Acest indice se exprimă în kg/m2.h, şi depinde de presiunea nominală, raportul suprafeţei de radiaţii şi convecţie a vaporizatorului, viteza gazelor de ardere, calitatea combustibilului etc. La cazanele normale debitul specific de abur este de 14 ÷ 180 kg/m2.h, iar la cazane speciale până la 500 kg/m2.h.

22

− Consumul specific de apă (Cs.a) a sistemului vaporizator (fierbător) reprezintă raportul dintre cantitatea de apă (Ca) din sistemul vaporizator şi debitul nominal (Dn) al cazanului şi se exprimă în kgh/kg.

Dacă Cs.a < 2 kgh/kg cazanele fac parte din categoria cazanelor cu volum mic de apă, iar dacă Cs.a > 2 kgh/kg cazanele fac parte din categoria cazanelor cu volum mare de apă.

III. Tipuri constructive de cazaneÎn prezent ţara noastră există în exploatare o mare varietate de tipuri de cazane. Ele depind de

presiunea, temperatura şi debitul agentului termic. De felul şi caracteristicile combustibilului, de regimul de funcţionare şi de alţi factori.

Un mare număr de tipuri de cazane nu se mai construiesc datorită dezavantajelor pe care le prezintă. Acestea se mai întâlnesc numai în exploatare şi în număr tot mai restrâns.

Enumerăm mai jos câteva tipuri de cazane de abur recuperat:− cazanul recuperator de abur de 32 t/h, 50 bar, 270ºC, de la oţelăria LSS;− cazanul de abur recuperator de 25 t/h, 39 bar, 440ºC, de la instalaţia de stingere uscată a cocsului (ISUC);− cazanul recuperator de abur de 30 t/h, 40 bar, 260ºC, de la cuptorul de topire în suspensie;− cazanul recuperator de abur de 50 t/h, 36 bar, 450ºC, pentru arderea gazului de furnal şi de cocserie.Alte tipuri de cazane, dar nerecuperatoare:− cazan de abur CR16, 10 t/h, 8 sau 15 bar.Este un cazan cu circulaţie naturală, destinat producerii aburului saturat, utilizat în special în

sectoarele industriale. Combustibil folosit: păcura sau gaze naturale.− cazan de abur tip Monotehnic – este un cazan orizontal, ignitubular, cu trei drumuri de gaze

de ardere şi echipament cu arzătoare pentru gaze naturale sau arzătoare pentru combustibil lichid uşor (CLU). Cazanul este un cazan cu tub de flacără şi ţevi de fum.

− cazan de abur tip ABA – 0,4; 07,3; 1 t/h. ABA (Agregat – Bloc – Abur) – sunt cazane ignitubulare orizontale cu tub de flacără şi ţevi de fum, cu trei drumuri de gaze şi cu cameră de întoarcere răcită. Combustibil folosit poate fi gaz metan sau combustibil lichid uşor (CLU).

− cazan de abur supraîncălzit de 2,5 t/h şi 4,5 t/h. Pn = 16 bari, destinat funcţionării cu combustibil deşeuri de lemn (rumeguş, deşeuri tocate, coajă de lemn etc.).aceste cazane folosite pentru recuperarea resurselor energetice secundare din întreprinderile de prelucrare a lemnului sunt cazane cu circulaţie naturală de tip ignitubular. Temperatura aburului supraîncălzit este de 320ºC.

− cazan „Veria” – pentru abur – este un cazan cu circulaţie forţată pentru abur saturat. Cazanul este de tip cilindric cu un focar tunel în centru. Se fabrică în două variante de 1t abur saturaşi 2t abur saturat. Presiunea aburului este de 13 bar. Funcţionează cu combustibil special de calorifer sau gaze naturale.

− cazan Vulcan – CR12 – debit de abur 50 t/h, presiunea 40 bar. Este un cazan de radiaţie construit pentru arderea gazelor naturale sau a păcurii şi destinat producerii de abur în scopuri energetice.

Elementele principale ale cazanului Vulcan CR12, sunt:− două tambure;− un supraîncălzitor de abur orizontal;− un economizor de apă;− un preîncălzitor de aer tubular;− un exaustor pentru evacuarea gazelor de ardere;− un ventilator pentru aer;− un regulator de temperatură a aburului supraîncălzit.

23

CAZANUL RECUPERATOR DE ABUR DE LA INSTALAŢIA DE STINGERE USCATĂ A COCSULUI

– ISUCDESCRIERE, SCHEMĂ, CARTACTERISTICI,

FUNCŢIONALE

Procesul de stingere uscată a cocsului se realizează cu ajutorul gazelor recirculate care se obţin la începutul funcţionării instalaţiei, din aerul care şi-a pierdut oxigenul la trecerea (insuflarea) sa prin cocsul incandescent.

Se numesc gaze recirculate prin faptul că, după ce se formează în camera instalaţiei de stingere uscată a cocsului (cuvă), ele trec prin instalaţia de separare grosieră a prafului (buncărul separator de praf) prin cazanul de abur recuperator, cicloanele de separare a prafului rămas după separarea grosieră, fiind aspirate de exaustor şi refulate în camera de stingere unde s-au format iniţial, reluându-şi ciclul: la ieşirea din camera de stingere gazele au temperatura de 800ºC pentru ca la trecerea prin cazan să se răcească până la 180º - 200ºC, temperatură cu care se întorc în camera de stingere, unde-şi ridică temperatura la valoarea iniţială (800ºC) la trecerea prin cocsul incandescent din această cameră (cuvă).

Gazele recirculate cu alimentare continuă cu azot tehnic în cantitate de 400-500 m3/h au următoarea compoziţie aproximativă (în%):

− CO2 = 4,6 – 5− O2 = 0,5 – 0,7− CO = 12,7 – 13,3− N2 = 3 – 3,35− CH4 = 0,00 – 0,7− N2 = prin diferenţă.

Acestea sunt foarte toxice şi explozive în limite largi, ceea ce impune condiţii deosebite de etanşeitate în exploatarea cazanului şi a instalaţiei tehnologice pe ansamblu.

Cazane de abur recuperator este un cazan acvatubular, cu circulaţie forţată multiplă, compus din următoarele părţi principale (în sensul circulaţiei gazelor recirculate):

− suprafaţa vaporizatoare de radiaţie;− supraîncălzitorul de abur;− suprafaţa vaporizatoare convectivă;− economizorul (preîncălzitorul de apă);− tamburul.

Suprafeţele de încălzire ale cazanului sunt amplasat în două drumuri verticale, primul descendent, iar al doilea ascendent. Tamburul cazanului este amplasat sub planşeul tavan al primului drum de gaze şi se reazemă pe scheletul metalic al acestuia.

Suprafaţa vaporizatoare de radiaţie amplasată în zona canalului de gaze cotit, înaintea supraîncălzitorului este formată din ţevi 32 x 5 mm, dispuse sub forma unor ecrane pe peretele canalului respectiv. Această parte se livrează în stare demontată, urmând a se monta la locul de funcţionare a cazanului.

Supraîncălzitorul de abur se compune din două pachete formate din câte 48 serpentine fiecare, executate din ţeavă de 32 x 3 mm.

Suprafaţa vaporizatoare convectivă este formată din şase pachete însumând 200 serpentine executate din ţeavă 28 x 3 mm.

24

Economizorul este compus din două trepte, fiecare formate din câte patru pachete a câte 16 serpentine, executate din ţeavă 28 x 3 mm. Toate părţile de mai sus se livrează în blocuri, care se asamblează la locul de montaj al cazanului.

25

26

27

Tamburul are lungimea de 640 mm, diametrul de 1600 mm şi grosimea peretelui părţii cilindrice (virolelor) şi a fundurilor de 30 mm. În interior, tamburul este prevăzut, la partea de jos, cu instalaţia de distribuţie a apei de alimentare, iar la partea superioară, cu instalaţia de separare a apei-abur. La cele două capete tamburul este prevăzut cu câte o gură de vizitare eliptică cu dimensiunile de 300 x 400 mm. Ţinând seamă de condiţiile riguroase impuse pentru etanşeitate la gaze, cazanul are o căptuşeală exterioară metalică. Toate locurile de trecere a conductelor prin înzidire sau prin căptuşeala metalică sunt etanşe.

Apa de alimentare de la conductele magistrale (refulată cu pompa de alimentare de la GAA), se aduce la cazan cu ajutorul unei conducte prin nodul de alimentare în care sunt concentrate toate agregatele de reglare automată şi manuală a alimentării cazanului.

Este prevăzută reglarea automată a alimentării şi protecţia cazanului contra suprapresiunii. Din nodul de alimentare apa intră în economizor, respectiv în cele două trepte ale economizorului şi din economizor în tambur. Din tambur apa este trimisă cu pompele de circulaţie printr-un separator de şlam în elementele de vaporizare convective şi de radiaţie şi de aici înapoi în tambur.

Fiecare particulă de apă este recirculată de cinci ori în elementele de vaporizare ale cazanului până când se transformă în vapori de abur (abur saturat). Separarea aburului se realizează în tamburul cazanului în care sunt montate cicloane interioare.

Aburul saturat separat în tambur intră în serpentinele supraîncălzitorului unde are loc supraîncălzirea aburului şi din supraîncălzitor aburul supraîncălzit prin conducta principală de abur a cazanului intră în barele colectoare de abur de pe platforma sălii cazanelor şi de aici la consumator prin instalaţiile de reducere-răcire de pe platformele sălii cazanelor şi de la GAA şi TG-6 MWh.

După IRR aburul este distribuit la consumatori prin reţelele magistrale de abur 4,5-6 ata şi 13 bari. În sala cazanelor este instalat un barbotor şi două expandoare (separatoare), unul pentru purjarea continuă şi unul pentru pornirea cazanelor.

Date tehnice− Temperatura cocsului introdus în cameră - 1050ºC;− Temperatura cocsului stins - 250-280ºC;− Temperatura gazelor înaintea cazanului - 750-800ºC;− Temperatura gazelor la ieşirea din cazan - 180-200ºC;− Consumul de gaze recirculate pentru o tonă de cocs stins - 1600 Nm3;− Temperatura aburului supraîncălzit - 430-440ºC;− Presiunea aburului - 39 bar;− Debit abur - 25 t/h;− Producţia de abur la o tonă cocs stins - 400-420 kg;− Cantitatea de gaze recirculate ce intră în cazan - 80.000 Nm3/h;− Productivitatea de cocs stins - 50 t/h.Productivitatea de 50 t/h cocs stins a unei camere se asigură cu condiţia ca temperatura

cocsului incandescent introdus în cameră să nu depăşească 1050ºC, iar temperatura cocsului stins să se situeze în limitele 250-280ºC. productivitatea de calcul a unui cazan tip USTR de 25 t/h abur cu parametri de mai sus se asigură cu condiţia ca temperatura cocsului incandescent în cameră să nu fie sub 1050ºC, iar cea a cocsului stins să fie 250-280ºC.

Pompele de recirculare (circulaţie)Cazanul este echipat cu două electropompe de circulaţie, una în funcţie şi una în rezervă Tip

NKU 150 de provenienţă sovietică cu următoarele caracteristici:Q = 150 m3/h t = 200ºCPi = 50 kg/cm2

Pe = 53,5 kgf/cm2

Pres. disp = 3,5 kgf/cm2

P = 30 kWH = 1450 rot/min

28

Ulterior o parte din pompele de circulaţie au fost înlocuite cu pompe Tip TF 125-80-250 de provenienţă românească, cu următoarele caracteristici:

Q = 150 m3/h t = 200ºCPi = 48 kgf/cmPe = 53,5 kgf/cm2

Pres. Disp = 3,5 kgf/cm2

P = 30 kWn = 3000 rot/min

Exaustorul de bazăMişcarea gazelor inerte recirculate, în circuitul cameră de stingere – cazan – cameră de stingere

se realizează cu ajutorul unui exaustor principal, acesta fiind un ventilator tip moară VM 160/850 U cu următoarele caracteristici:

Q = 160.000 m3/hN = 500 kgf/m2 (600 mm H2O)t = 180ºC-200ºCU = 6000 VW = 630 kWn = 985 rot/minPentru a se asigura circulaţia gazelor în cazul când exaustorul principal se opreşte din cauză de

avarie, precum şi pentru funcţionare în perioada de pornire şi cu sarcini mici, s-a prevăzut un exaustor de rezervă, acesta fiind un ventilator tip D12, cu următoarele caracteristici:

Q = 30.000 m3/h = 200ºCH = 100-120 kgf/m22 (100-120 mm H2O)N = 30 kWn = 750 rot/minPentru mărirea capacităţii de stingere în situaţii de avarie la unul din cazane s-a adaptat

înlocuirea exaustorului de rezervă cu debit mai mare, având următorii parametri:Q = 35.000 m3/h t = 200ºCH = 135 kgf/m2 (135 mm CA)N = 30 kWn = 750 rot/min

Avantaje ale stingerii uscate a cocsuluiÎn afară de cantitatea de energie termică recuperată prin stingerea uscată se realizează şi o

îmbunătăţire a indicatorilor fizico-mecanici şi chimici ai cocsului. S-ar putea spune că stingerea uscată prelungeşte procesul de stabilire a rezistenţei structurale în afara cuptorului, reduce tensiunile termice în bucăţile de cocs care, datorită acestei situaţii, devin mai rezistente. La obţinerea unui cocs de stingere uscată cu indicatori de rezistenţă egali cu cei ai cocsului de stingere umedă se poate introduce în încărcătura iniţială de cărbune o cantitate mai mare de cărbune slab cocsificabil şi cărbuni „de gaz” care sunt puţin deficitari.

29

CAPITOLUL 9

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT-SIDEXCAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2 – UCC

− Aburul produs de cazanele recuperatoare ISUC 1,2, parametri;− Proprietăţile aburului produs de cazanele ISUC 1,2;− Materialele folosite în execuţia, montarea şi repararea cazanelor ISUC 1,2;− Metode de îmbinare a elementelor cazanelor;− Părţi componente ale cazanului ISUC;− Principiul de funcţionare a cazanului ISUC;− Circulaţia apei în cazanul ISUC.

CAZANUL RECUPERATOR DE ABUR DE 32 t/h, 60 bar, 270ºC

DE LA OŢELĂRIA LDDESCRIERE. SCHEMĂ. CARACTERISTICI

FUNCŢIONALE

30

Elaborarea oţelului în convertizoare cu insuflare de oxigen sub presiune – procedeul LD este un proces însoţit de o degajare masivă de gaze fierbinţi şi praf metalurgic, fapt ce a dus la completarea instalaţiei siderurgice de bază, cu un cazan de abur recuperator, având rolul de a capta gazele şi a le recupera căldura, şi cu o instalaţie de răcire şi epurare (desprăfuire) a gazelor respective.

Procesul este ciclic, cu perioada de cca. 45-50 min, din care cca. 20 min reprezintă timpul efectiv de insuflare a oxigenului deasupra băii lichide de convertizor, când are loc decarburarea fontei şi degajarea gazelor fierbinţi (compoziţia 90% CO şi 10% CO2) şi a prafului de oxid de fier (circa 150 g/Nm3), la o temperatură de cca. 1700ºC.

Cazanul de abur recuperator este un cazan cu circulaţie forţată multiplă de tipul „La Mont”, compus din următoarele părţi principale:

− partea inferioară (mobilă) sau hota cazanului;− partea superioară (fixă) alcătuită din turnul de radiaţie şi cotul răcit;− tamburul cazanului.Hota cazanului este de forma unui cilindru cu diametrul de cca. 4400 mm, prevăzut în partea

inferioară cu colectorul de intrare şi distribuţie a apei, iar în partea superioară cu colectorul de ieşire a emulsiei apă-abur. Ambele colectoare au formă circulară, executate din ţeavă de 165 x 14,2 mm. Pe fiecare colector sunt montate câte 6 ştuţuri de 102 x 5,5 mm, dispuse simetric pentru intrarea apei şi respectiv ieşirea emulsiei apă-abur. Hota este alcătuită dintr-un număr de 304 ţevi de 32 x 4,5 mm, montate în perete tip membrană. Pe hotă, sunt amplasate două racorduri (guri) pentru materialele de adaos şi un racord pentru lancea de insuflare a oxigenului în convertizor, toate prevăzute cu etanşare pneumatică şi un sistem de ţevi, prin care circulă apa de răcire.

Turnul de radiaţie este de formă paralelipipedică cu secţiunea un pătrat cu latura de cca. 4000 mm. Laturile pătratului sunt formate din 348 ţevi de 32 x 4,5 mm, montate în perete tip membrană. La cota +27 m se face trecerea de la secţiunea pătrată la secţiunea circulară, pentru a se putea asigura îmbinarea dintre colectorul inferior al turnului şi colectorul superior circular al hotei.

Colectorul inferior al turnului este de formă circulară, executat din ţeavă 165 x 14,2 mm şi prevăzut cu 16 ştuţuri 89 x 5 mm, pentru alimentarea cu apă, dispuse simetric pe circumferinţă. La partea superioară, turnul este prevăzut cu şase colectoare drepte pentru ieşirea emulsiei apă-abur, dispuse pe laturile sale (câte două pe două din laturi şi câte unul pe celelalte două din laturi şi câte unul pe celelalte două laturi. Colectoarele sunt executate din ţeavă 165 x 14,2 mm.

Cotul răcit este o componentă a părţii fixe a cazanului care realizează schimbarea sensului gazelor fierbinţi şi legătura cu răcitorul de gaze, formând totodată ultima suprafaţă de schimb de căldură (vaporizatoare) a cazanului.

Este de secţiune dreptunghiulară cu dimensiunile de cca. 4200 x 2200 mm, având două colectoare dreptunghiulare de intrarea apei şi respectiv de ieşire a emulsiei apă-abur, executate din ţeavă de 168 x 20 mm. Ţevile care formează cotul sunt montate în perete membrană şi au dimensiunile de 228 x 5 mm. Îmbinarea dintre partea mobilă () şi partea fixă (turnul – cotul răcit) a cazanului se face prin intermediul unor pene pe întreaga circumferinţă a colectorului. În perioada de reparaţii a cazanului şi de înzidire a convertizorului hota se demontează şi se deplasează cu ajutorul unui cărucior, care în timpul funcţionării cazanului se retrage, ferindu-l de radiaţia flăcărilor.

Tamburul are lungimea de 14000 mm, diametrul de 2000 mm şi grosimea peretelui de 30 mm pentru partea cilindrică (virole) şi 28 mm pentru cele două funduri semisferice. În interior tamburul are prevăzută în partea inferioară instalaţia de distribuţie a apei de alimentare, iar în partea superioară – instalaţia de separare a apei de abur. La cele două capete, pe funduri, tamburul este prevăzut cu câte o gură de vizitare circulară de 400 mm. La partea superioară cât şi la partea inferioară, tamburul este prevăzut cu o serie de ştuţuri la care sunt racordate: conductele de aducţiune de la colectoarele superioare al a cazanului (hotă, turn radiaţie, cot răcit), conductele de plecare a aburului spre consumator şi racordurile supapelor de siguranţă, respectiv conductele de alimentare cu apă a pompelor de circulaţie, conductele de etc. Unul dintre funduri este prevăzut cu patru ştuţuri pentru racordarea indicatorului de nivel local şi la distanţă.

Principiul de funcţionare la cazanului, aşa cum reiese din schemă este următorul:Apa de alimentare refulată de către pompele de alimentare prin două conducte de

219 x 14 mm fiecare, la presiunea de cca. 67 bar, pătrunde în tamburul cazanului, unde este

31

distribuită uniform, evitând astfel răcirile locale ale peretelui acestuia. Din tambur, apa este aspirată de către electropompele de circulaţie şi refulată în colectoarele inferioare ale suprafeţelor vaporizatoare: hotă, turn de radiaţie şi cot răcit, iar aici, în ţevile acestor suprafeţe, se transformă în emulsie apă-abur. Emulsia formată trece în colectoarele superioare ale suprafeţelor menţionate şi în continuare în tambur, unde are loc separarea apei de abur, apa reluându-şi ciclul pentru transformarea în abur, iar aburul fiind evacuat în conducta de abur spre consumator.

Gazele fierbinţi produse în convertizor pătrund în hota cazanului la temperatura de cca. 1700ºC, în turnul de radiaţie şi cotul răcit, cedând din căldura lor suprafeţelor vaporizatoare respectiv şi păstrând cazanul cu temperatura de cca. 1100ºC pentru a intra în instalaţia de răcire şi epurare, iar de aici în exaustorul de gaze, care le refulează în coşul de evacuare în atmosferă.

De menţionat că în cazul unor deranjamente în circuitul gazelor (la exaustor sau la instalaţia de răcire) cazanul este prevăzut cu o clapă de avarie montată deasupra turnului de radiaţie, care închide coşul de avarie, prin care gazele sunt evacuate direct în atmosferă, fără a fi răcite şi spălate. Manevrarea clapei se face manual cu troliul sau cu trifarul.

Principalele caracteristici tehnice şi funcţionale ale cazanului sunt următoarele:− debit maxim de abur, t/h - cca. 50− debit de abur pe şarjă, t/h - cca. 32− presiunea nominală a aburului, bar - 50− temperatura nominală a aburului, ºC - 270− temperatura apei de alimentare, ºC - 105− suprafaţa de încălzire (vaporizatoare), m2 - cca. 620− temperatura gazelor la intrarea în cazan, ºC - 1700− temperatura gazelor la ieşirea din cazan, ºC - 1100− compoziţia gazelor fierbinţi în cazan, % CO - 90

% CO2 - 10− conţinutul de praf metalurgic al gazelor la intrarea în cazan, g/Nm3 - cca. 150− conţinutul de praf metalurgic al gazelor la ieşirea din cazan, g/Nm3 - cca. 60-100− dimensiunile principalelor elemente sub presiune (diametrul x grosime) mm

− tamburul 2000 x 30− fundurile semisferice 2000 x 28− ţevile suprafeţelor vaporizatoare 32 x 4,5

(cot de răcit 28 x 5)− colectoarele de intrare şi ieşire ale suprafeţelor vaporizatoare 165 x 14,2

(cot de răcit 168 x 20)− racordurile de intrare şi ieşire ale colectoarelor hotei 102 x 5,5− racordurile de intrare şi ieşire ale colectoarelor turnului de radiaţie 89 x 5

− electropompele de alimentare cu apă:− tipul – centrifugală, multietajată− debit m3/h - 210− presiunea de refulare, bar - 67− turaţia – rot/min - 2950− puterea motorului, kW - 550− bucăţi - 4

− electropompă de circulaţie:− tipul – centrifugală, monoetajată− debit – m3/h - 1100− presiunea de refulare, bar - 61,5− turaţia – rot/min - 1450− puterea motorului, kW - 350− bucăţi - 3

− o supapă de siguranţă cu resort reglată să deschidă la presiunea 52 bari, montată pe conducta de ieşire din faţă− trei supape de siguranţă cu resort, reglată să deschidă la 52 bari, montate pe tambur.

32

CAZANUL RECUPERATOR DE ABUR DE LACUPTORUL CU PROPULSIE LBC

DESCRIERE. SCHEMĂ. CARACTERISTICI FUNCŢIONALE

33

Cazanele recuperatoare de abur LBC produc abur prin preluarea căldurii din gazele arse rezultate de la cuptoarele cu propulsie LBC.

Cazanul recuperator de abur este un cazan acvatubular, cu circulaţie forţată multiplă, compus din următoarele părţi principale (în sensul circulaţiei gazelor arse):

− suprafaţa vaporizatoare de radiaţie;− supraîncălzitorul de abur;− suprafaţa vaporizatoare convectivă;− economizorul;− tamburul.Suprafeţele de încălzire ale cazanului sunt amplasate într-un singur drum de gaze descendente.

Tamburul cazanului este amplasat sub planşeul tavan al drumului de gaze şi se reaemă pe scheletul metalic al acestuia.

Date tehnice− debitul nominal - 25 t/h− presiunea nominală a aburului - 16 bar− temperatura aburului - 232ºC− temperatura apei de alimentare - 102º-104ºC− temperatura apei la intrarea în cazan - 800ºC− temperatura gaze arse la ieşirea din cazan - 250ºC− debit gaze arse în Nm3/h:

Regim Bigaz Gaz metan% din timpul de

funcţionaremaxim 96.000 93.500 100normal 81.000 75.000 70minim 9.500 9.500 20

− electropompele de alimentare cu apă a cazanelor sunt tip SD – Q = 70 m3/h şi tip OLT 100 x 5 H = 220 m CA Q = 90 m3/h N = 90 kW H = 220 m CA n = 3000 rot/min N = 75 kW

n = 3000 rot/min− pompe recirculare - Tip Term 150:

Q = 170 m3/hH = 34 m CAN = 30 kWn = 3000 rot/min

- Tip TA 200-150-450:Q = 170 m3/hH = 49 m CAN = 37 kWn = 1500 rot/min

− exaustor – este un ventilator tip V 511

34

Traseu gaze arse la funcţionare cuptor cu şi fără cazan:− Funcţionare cuptor fără cazan – traseul gazelor arse este: cuptor, preîncălzitor de aer, coş nr. 1.

Registre deschise: R1R2

Registre închise: R3R4R5

− Funcţionare cuptor cu cazan recuperator, traseul gazelor arse este: cuptor, preîncălzitor, de aer, cazan, exaustor, coş nr. 2.

Registre deschise: R1R3R4R5

Registre închise: R2

De menţionat că, fiecare cuptor cu propulsie sunt câte două cazane recuperatoare. Urmare modernizării cuptoarelor cu un consum mai redus de gaze, la unul din cuptoare s-au modificat cazanele recuperatoare, astfel că, s-a construit un singur cazan cu două drumuri de gaze stânga-dreapta.

35

Date tehniceRegim normal Regim maxim

− debit gaze arse – Nm3/h 73.000 104.000− temperatură gaze intrare cazan 495 500− temperatura gaze ieşire cazan 195 210− debit abur t/h 13,12 17,74− presiune abur, bar 14 14− temperatură abur, ºC 210 210− debit apă alimentare, t/h 13,7 18,5− temperatură apă alimentare, ºC 104 104− presiune apă alimentare 22 22− suprafaţa de transfer termic:

− economizor 432 m2

− vaporizator 1292 m2

− supraîncălzitor 56 m2.

36

CAPITOLUL 12

CAZANUL RECUPERATOR DE ABUR DE LACUPTOARELE DE NORMALIZARE MR 1,2 – LTG2

DESCRIERE. SCHEMĂ. CARACTERISTICI FUNCŢIONALE

37

Caracteristici funcţionale− Debit gaze de ardere - mediu 18.560 Nm3/h

- maxim 28.400 Nm3/h- minim 8.000 Nm3/h.

− Temperatură gaze intrare cazan - medie 430ºC- maximă 490-495ºC- minimă 420ºC.

− Temperatură gaze arse ieşire cazan 170 190ºC.− Debit abur supraîncălzit - mediu 3,2 t/h

- maxim 5,7 t/h- minim 1,4 t/h.

− Temperatură abur supraîncălzit - 230-240ºC− Presiune abur supraîncălzit - 16 bar− Temperatură apă alimentare - 100ºCCazanul este un cazan de abur ignitubular cu ţevi de fum.

CAZANUL RECUPERATOR DE ABUR TIP HDK – 550 DE LA STRUNGĂRIA DE CILINDRI LBC – CU ARZĂTOR

38

Cazanul este un cazan de abur ignitubular cu trei drumuri de gaze orizontale, cu funcţionare cu supraprsiune pe partea gazelor arse. Cazanul funcţionează pe gaz metan, existând posibilitata de a funcţiona şi cu CLU.

Parametru de funcţionare:− Debit abur saturat 5,5t/h− Presiune nominală 12 bar− Presiune maximă 12,6 bar− Presiune de încercare 18,9 bar− Temperatură apă alimentare 102ºC− Suprafaţa totală de încălzire 152 mp− Volum apă în cazan 12,82 m3

− Nivel minim apă în cazan 120 mm deasupra ţevilor de fum

− Dimensiuni de gabarit:− lungime 6.000 mm− lăţime 2.500 mm− înălţime 2.800 mm

Cazanul este echipat cu:− 2 supape de siguranţă reglate la presiunea de declanşare de 12,5 bar− un arzător turbional Dualbloc RIELLO pentru funcţionare pe gaz metan şi CLU cu funcţionare în trei trepte (TOT/PUŢIN/FOARTE PUŢIN/NIMIC)− două pompe de alimentare

Q = 6,5 m3/hH = 155 mm CAN = 7,5 kWn = 2900 rot/min

Părţi componente− Sistem fierbător− Conducte şi armături− Instalaţia de alimentare cu apă a cazanului− Instalaţia de ardere− Instalaţia de automatizare.

RECAPITULAREA MATERIEI PREDATE LA LECŢIILE 1 12

Discuţii libere şi verificarea modului de însuşire a cunoştinţelor predate.

39

MODULUL NR.3

PARTILE COMPONENTE ALE ACANELOR

INSTALAŢII DE DEPOZITARE, PREPARARE ŞI ALIMENTAREA CAZANELOR CU COMBUSTIBIL LICHID (PĂCURĂ) – SCHEMĂ

Legendă:1 – rampă de descărcare2 – rezervoare tampon3 – filtre3’ - filtre4 – pompe cu roţi dinţate5 – pompe centrifugale6 – preîncălzitoare

40

7 – rezervoare de bază8 – conductă retur păcură9 – colector de abur

Principiul de funcţionarePăcura este adusă în vagoane cisternă la rampa de descărcare 1. Din jgheabul sau conducta de

descărcare păcura trece prin cădere liberă în rezervoarele tampon 2. Din acestea trece prin filtrele 3 la pompele cu roţi dinţate 4, care o transvazează în rezervoarele de bază 7. Unul dintre rezervoare furnizează păcura pentru consum, iar în celălalt se acumulează păcura descărcată pentru decantare.

Păcura pentru consum este pompată prin staţia compusă din filtre 3’, pompele centrifugale 5 şi preîncălzitoarele 6. Diferenţa de debit faţă de consum este retrimisă la rezervoarele prin conducta de retur 8. Pentru a asigura fluiditatea păcurii la descărcare, vagoanele cisternă se încălzesc cu abur adus, printr-o conductă prevăzută cu racorduri pentru fiecare gură de descărcare.

Atât rezervoarele de descărcare, cât şi rezervoarele de bază sunt încălzite cu abur car circulă prin serpentine montat în acestea. Pentru a asigura pulverizarea în arzătoare, este necesară să se realizeze o vâscozitate corespunzătoare, păcura fiind încălzită în acest scop în preîncălzitoarele 6.

Rezervoarele de descărcare pot să lipsească din depozitul de păcură, însă în acest caz, rezervoarele de bază trebuie să fie subterane. În cazurile în care centrala este aşezată lângă rafinării, păcura se pompează direct din rafinărie în rezervoarele centralei.

41

INSTALAŢII DE ALIMENTARE A CAZANELOR CU COMBUSTIBIL GAZOS – SCHEMĂ

Schema unei instalaţii de reducere – reglare pentru gaz natural

1 – robinet de capăt – cu acţionare electromagnetică (închizând la căderea tensiunii). Poate fi comandat fie de la postul central de control, fie de la posturi situate pe teritoriul centralei sau în exterior.

2 – filtru tip ciclon pentru reţinerea impurităţilor conţinute de gazul combustibil (nisip, rugină, particule metalice, praf) mai ales la prima pornire a instalaţiei.

3 – filtre cu cartuş (finisoare) montate în paralel (dintre care unul de rezervă).4 – preîncălzitor – pentru ridicarea temperaturii gazului înainte de destinarea în reductorul de presiune,

astfel încât gazul să aibă după aceasta temperatura mediului ambiant. Acest încălzitor constă dintr-o cadă umplută cu apă încălzită (cu arzătoare de gaz) şi prin car trece conducta de gaz (cu traseu în serpentină).

5 – conducta de ocolire – permiţând alimentarea directă a centralei în caz de avarie a sistemului robinet de capăt-filtre-preîncălzitor.

6 – reductoare – regulator montate în paralel.7 – robinetul de lumânare – montat pe o conductă de ocolire a reductoarele – regulatoare (legat în serie

cu conducta de ocolire).8 – contoare de gaze – montate în paralel şi care înregistrează întreaga cantitate de gaze car intră în

centrală. Indicaţiile acestor contoare servesc la decontările cu întreprinderea de distribuire a gazului.

9 – supapele de siguranţă.10 – membranele de ruptură – pentru limitarea presiunii în instalaţie la o anumită valoare prescrisă şi

care, la creşterea anormală a presiunii, evacuează excesul de gaze în atmosferă.11 – separator de apă – staţiile de reducere – reglare pentru gazele de sondă cuprind în plus faţă de

gazele naturale şi un separator de apă montat înaintea filtrelor.

42

Din staţia de reglare – reducere porneşte conducta de alimentare cu gaze a centralei, echipată, în general, cu un robinet de izolare faţă de staţia de reducere. Conducta de gaze aflată înaintea acestui robinet, în sensul de circulaţie a gazului, inclusiv staţia de reducere, se află în exploatarea întreprinderii de distribuire a gazelor. La conducta de gaz a centralei se racordează mai multe conducte de derivaţie care duc la cazan.

Schema unei instalaţii de alimentare cu combustibil gazos a arzătoarelor unui cazan de abur

Legendă:1 – robinet cu sertar – cu servomotor electric, pentru izolarea derivaţiei de conducta distribuitoare2 – contor de gaze3 – robinet de reglare cu acţionare manuală 4 – clapă de gaz cu închidere automată5 – monometru cu tub elastic pentru măsurarea presiunii gazelor, înaintea robinetului 36 – monometru cu mercur sau monometru cu tub elastic montat înainta robinetelor arzătoarelor7 – termometru cu mercur, instalat într-o montură specială înaintea contorului 210 – arzătoarele – car se leagă la conducta de gaze a cazanului prin racorduri echipate cu câte două robinete în serie, dintre care cel mai apropiat de arzător, robinetul 8 – se foloseşte pentru reglare, iar cel de-al doilea 9 – se foloseşte numai pentru închidere11 – conducta de drenare – echipată cu două robinet, aflată înaintea arzătoarelor pentru evacuarea apei din gazul combustibil12 – robinete de aerisire, legate cu conducta de evacuare în atmosferă 13 (în afara sălii cazanelor) la capătul conductei de alimentare a arzătoarelor.

Pentru prevenirea accidentelor provocate prin eventuala explozie a instalaţiei de gaze din sala cazanelor robinetele 1, 4 şi 9 se interblochează electric. Pe de altă parte, robinetul 4 se închide automat (sub acţiunea unei contragreutăţi, prin declanşarea unui sistem de pârghii care o susţine) în următoarele situaţii:

43

− la oprirea ventilatoarelor de gaze;− la oprirea ventilatoarelor de aer;− la creşterea presiunii gazului peste valoarea maxim admisă, respectiv la scăderea presiunii sub valoarea minimă admisă în conducta de gaze.

44

INSTALAŢII DE ARDEREGENERALITĂŢI, CLASIFICAREA FOCARELOR, INDICI DE CARACTERIZARE A FOCARELOR

1. GENERALITĂŢIInstalaţiile de ardere denumite pe scurt focare constau din:− o cameră de ardere, în car se dezvoltă flacăra şi gazele fierbinţi (ca urmare a oxidării combustibilului);− un grătar cu arzătoare;− o instalaţie de alimentare cu combustibil a grătarului, respectiv a arzătoarelor;− o instalaţi de alimentare cu aer necesar arderii;− o instalaţie de evacuare a resturilor nearse ale combustibilului.Toate aceste elemente formează o unitate funcţională focar - instalaţie de ardere şi se

influenţează reciproc. Acest ansamblu focar – instalaţie de ardere se construieşte corespunzător funcţie de felul şi natura combustibilului.

Camera de ardere a cazanului de abur este o incintă cu pereţi metalici sau din material refractar, în care se produc arderea combustibilului, a cărui energie chimică transformată în căldură este utilizată pentru producerea aburului.

Funcţiunile principale ale focarului cazanului sunt următoarele:− asigurarea condiţiilor fizic-chimice ale arderii (amestecarea intimă a combustibilului cu aerul necesar arderii, temperatura de aprindere, evacuarea corectă a gazelor de ardere etc.);− captarea şi evacuarea resturilor necesare ale combustibilului;− asigurarea transferului de căldură prin radiaţie de la flacără şi de la gazele fierbinţi la suprafeţele de încălzire amplasate în focar care pot constitui chiar pereţii acestuia (la focarele interioare).Aerul necesar arderii poate fi introdus în focar în următoarele moduri:− cu aer primar – când este introdus în camera de ardere în amestec omogen cu combustibilul (la focarele cu arzătoare) sau când trece prin stratul de combustibil (la focarele cu grătar). Aerul primar constituie principala sursă de oxigen necesar arderii pentru oricare tip de focar.− cu aer secundar – când este introdus în flacăra dezvoltată în camera de ardere pentru asigurarea arderii complete a combustibilului şi pentru reglarea temperaturii de ardere. Uneori aerul secundar se suflă în amestecul combustibil-aer, înainte d aprinderea combustibilului.− cu aer condiţionat sau terţiar, când se introduce în camera de ardere a anumitor focare cu arzătoare pentru cărbune pulverizat, în scopul asigurării arderii complete a produselor incomplet oxidate în zona principală de ardere, precum şi pentru turbionarea gazelor de ardere în vederea uniformizării temperaturii acestora. Condiţiile principale pe care trebuie să le îndeplinească un focar de cazan sunt, în general,

următoarele:− universalitate, adică posibilitatea arderii cât mai multor sorturi de combustibil ;− arderea cu exces mic de aer;− formă optimă pentru transferul de căldură la suprafeţele de încălzire prin radiaţie;− deservire uşoară, economicitatea construcţiei;− spaţiu construit mic;− consum mic de material pentru reparaţii şi putere pentru acţionarea mecanismelor echipamentului auxiliar;− uzură mică;

45

− supleţe în serviciu.Prima condiţie este, în general, contradictorie cu celelalte (deoarece un focar în care s-ar putea

arde în condiţii optime orice fel de combustibil, ar trebui să aibă echipament suplimentar şi să fie supradimensionat) şi este numai parţial îndeplinită de unele focare cu arzătoare.

2. CLASIFICAREA FOCARELORPrincipalul criteriu de clasificare a focarelor este natura combustibilului. Din acest punct de

vedere se disting focarele:− pentru combustibil solid;− pentru combustibil lichid;− pentru combustibil gazos.Focarele pentru combustibil solid se clasifică după modul arderii în:− focare cu ardere în strat, echipate cu grătare;− focar cu ardere în suspensie, echipate cu arzătoare.Un tip intermediar de focar pentru combustibil solid este focarul cu ardere în strat fluidizat, în

care particulele de combustibil formează într-un curent puternic de aer un strat fluidizat şi ard în stare de plutire. Focarele pentru combustibil lichid şi gazos sunt echipate cu arzătoare.

3. INDICI DE CARACTERIZARE A FOCARELORPrincipalii indici caracteristici ai focarelor sunt indici de încărcare termică, care permit

compararea lor şi servesc la dimensionarea lor.

Încărcarea termică volumetrică este o măsură pentru timpul de rămânere a gazelor de ardere în camera de ardere şi în mod implicit şi a particulelor de combustibil solid. Cu cât acest indice este mai mic cu atât timpul de rămânere a unor particule de combustibil creşte, deoarece scăderea indicelui corespunde la creşterea înălţimii focarului.

Încărcarea termică a secţiunii transversale corespunde căldurii eliberate într-o asemenea secţiune, deci dă indicaţii asupra volumului specific şi a vitezei gazelor de ardere, care creşte odată cu acest indice. Aceasta este de natură empirică şi este rezultatul unui număr însemnat de observaţii practice.

Încărcarea termică specifică proiectată a unui focar variază cu natura combustibilului. Ea creşte în ordinea: antracit, cărbune brun, hidrocarburi (gaze, păcură). Încărcarea termică volumetrică şi încărcarea termică a secţiunii transversale sunt mărimi variabile, care depind de cantitatea totală nominală de căldură introdusă în focar. Încărcarea termică volumetrică scade, iar încărcarea termică a secţiunii transversale creşte la creşterea cantităţii nominale de căldură introdusă în focar, adică la creşterea debitului de abur nominal al cazanului, respectiv la creşterea puterii unitar a aburului, din care face parte cazanul.

46

ARZĂTOAREGENERALITĂŢI, CLASIFICARE

ARZĂTOARE PENTRU COMBUSTIBILI GAZOŞI

ARZĂTOARE – GENERALITĂŢIArzătoarele sunt aparat în car se realizează amestecul dintre combustibil şi aer în vederea

asigurării arderii în condiţii bine stabilite pentru obţinerea de energie termică. Ca urmare, arzătoarele trebuie să realizeze două funcţiuni importante:

− realizarea amestecului aer-combustibil;− asigurarea arderii în mod continuu prin alimentarea flăcării cu amestec de aer-combustibil.Pe lângă aceste funcţiuni importante arzătoarele mai trebuie să îndeplinească şi unele funcţiuni

de ordin general ca:− menţinerea unui raport optim între combustibil şi aer astfel încât arderea să se efectueze cu randament maxim;− dirijarea flăcării în direcţia cerută de procesul tehnologic precum şi asigurarea lungimii solicitate;− introducerea în focar a combustibilului şi aerului necesar arderii;− realizarea temperaturii de ardere impusă în procesele tehnologice;− posibilitatea de adaptare la variaţia capacităţii de încărcare cerută de procesul tehnologic;− volumul flăcării să corespundă volumului focarului;− robusteţea şi siguranţa în funcţionare şi uzuri minime;− să poată împiedica întoarcerea sau desprinderea flăcării precum şi excluderea pericolului de explozie;− să asigure o stabilitate a atmosferei din focar în funcţie de caracterul arderii (oxidantă, reducătoare, neutră).Arzătoarele sunt compuse dintr-o serie de organe proprii specifice dependente de combustibilul

utilizat şi de caracteristicile cerute precum şi de organe anexă necesare pentru reglare, fixare etc.

CLASIFICAREA – ARZĂTOARELORCriteriile după care se pot clasifica arzătoarele depind de caracteristicile ce trebuie puse în

evidenţă. Clasificarea cea mai generală şi mai răspândită se face în funcţie de felul combustibilului utilizat şi anume:

− arzătoare pentru combustibili solizi;− arzătoare pentru combustibili lichizi;− arzătoare pentru combustibili gazoşi;− arzătoare speciale, combinate pentru amestecuri de combustibili.Fiecare categorie din aceste arzătoare se poate împărţi la rândul ei în alte subcategorii în funcţie

de caracteristicile specifice. Cele mai importante organe ale arzătoarelor sunt:− corpul;− capul;− organele de fixare sau susţinere;− organele de pulverizare;− dispozitivele de reglare;− dispozitivele de închidere-deschidere;− racordurile.Corpul arzătorului are ca funcţie de bază pregătirea amestecului combustibil-aer.

47

Corpul arzătorului are scopul de a dirija curentul de amestec la intrare în focar şi să împiedice întoarcerea sau desprinderea flăcării. La unele arzătoare (fără ) are rolul de a asigura formarea amestecului prin turbionare sau curenţi paraleli.

În general, la arzătoarele cu pulverizare prin aer, capacul arzătorului se confundă cu capul pulverizatorului. Are o secţiune circulară dar în unele cazuri poate avea alt tip de secţiune. În mod normal întoarcerea flăcării apare numai la sarcini reduse (la debite sub debitul nominal) şi are ca urmare arderea (oxidarea) capului sau corpului arzătorului. Capul arzătorului fiind elementul cel mai expus temperaturilor înalte din focar, este răcit, la arzătoarele cele mai solicitate termic, cu aer sau cu apă, fiind prevăzut cu aripioare (în cazul răcirii cu aer) sau cu canale circulare (în cazul răcirii cu apă).

Fixarea arzătoarelor pe îmbrăcămintea cazanelor se face cel mai frecvent prin flanşe, asigurându-se posibilitatea unei etanşări bune cu plăci de azbest sau şnur de azbest pentru evitarea pătrunderii de aer fals.

Dimensiunile racordurilor (de tip mufă sau flanşă) sunt impuse de debitele şi de vitezele admise pentru realizarea unor etanşări perfecte prin pierderi minime la curgerea fluidelor. Racordurile se execută prin turnare sau din profile laminate sudate, în funcţie de modul de execuţi al corpului.

Avantajele şi organele de pulverizare au un rol important în realizarea amestecului combustibil-aer. Din acest motiv, forma geometrică a ajutajului (duza) este foarte importantă, condiţionând randamentul transformării energiei potenţiale în energie cinetică, respectiv valoarea coeficientului de debit al ajutajului.

Robinetele şi dispozitivele de reglare prezintă o importanţă deosebită la stabilizarea regimului de funcţionare impus, cât şi asigurarea posibilităţilor de reglare a debitelor de combustibil şi aer în funcţie de cerinţele procesului desfăşurat în agregatul deservit. La majoritatea arzătoarelor de combustibili lichizi, robinetele fac corp comun cu acestea, iar la celelalte arzătoare, robinetele sunt separate de corpul arzătoarelor.

Este necesar să se asigure atât închideri bune, etanşări corespunzătoare pentru evitarea pierderilor şi a murdăriilor instalaţiei. La combustibili lichizi în special, o închidere defectuoasă duce la înfundarea arzătorului, iar la gaze la pericolul de explozie.

ARZĂTOARE PENTRU COMBUSTIBILI LICHIZIPentru arderea combustibililor lichizi se întrebuinţează diverse tipuri de arzătoare, care se pot

clasifica după cum urmează:− arzătoare cu pulverizare prin fluid auxiliar (aer sau abur);− arzătoare cu palete rotative;− arzătoare cu pulverizare mecanică;− arzătoare cu vaporizare.Deoarece combustibilii lichizi ard în stare de vapori, schimbarea stării de agregare se face fie

prin vaporizare, fie în urma unei pulverizări cât mai fine, astfel ca picăturile ce se formează să se vaporizeze cât mai uşor, la celelalte tipuri de arzătoare.

Arzătoarele cu pulverizare cu abur au fost iniţial cel mai mult folosite la cazanele de abur. Aburul utilizat pentru pulverizarea combustibilului lichid prezintă unele avantaje, printre care enumerăm: reglare uşoară, instalaţie simplă, flacără compactă, ardere completă, pulverizare foarte fină etc. Astfel, la utilizarea unui abur cu presiunea mai mare de 1 bar se obţin valori ale diametrelor picăturilor de ordinul sutimilor de milimetru. Dar prezintă un dezavantaj important datorită faptului că consumul de abur pentru pulverizare reprezintă cca. 4-5% din cantitatea de abur produs.

Arzătoare cu pulverizare cu aer comprimat realizează o pulverizare foarte fină asigurând o calitate superioară arderii. Datorită vitezei mari de curgere a aerului care antrenează lichidul se formează un amestec omogen între lichid şi aer care este refulat în focar. Aerul de pulverizare constituie aerul primar, aerul secundar fiind insuflat de un ventilator de joasă presiune.

La instalaţiile de ardere mici şi mijlocii arzătoarele sunt realizate într-un singur bloc care cuprinde:

− compresorul de aer;− ventilatorul de aer secundar;− instalaţia de reglare automată;

48

− instalaţia de aprindere;− dispozitivele de siguranţă.Instalaţiile de ardere cu debite mari sunt dotate cu aparataj separat pentru aerul comprimat,

aerul secundar şi pentru reglare, aprindere şi protecţie. Arzătoarele cu pulverizare prin aer comprimat sunt superioare, din punct de vedere al arderii, celălalt arzătoare, în schimb exploatarea lor este mai costisitoare.

Arzătoare cu pulverizare prin palete rotative fac parte din categoria arzătoarelor cu aer de joasă presiune dar de construcţie diferită. Energia necesară rotirii paletelor pentru pulverizarea combustibilului este asigurată de aerul primar care trece cu viteză mare prin acest arzător. Se construiesc pentru încărcări termice mici (până la 0,5 Gcal/h) deoarece prin mărimea dimensiunilor arzătorului creşte debitul, dar scade gradul de împrăştiere.

Presiunea combustibilului este cuprinsă între 1-4 bar, iar a aerului de pulverizare între 200-600 mm H2O. la aceste tipuri de arzătoare este indicată preîncălzirea aerului la 200-400ºC. construcţia lor este robustă, cuprinzând într-un bloc toate elementele: motorul, ventilatorul, filtrul, pompa de lichid, regulatorul de debit şi preîncălzitorul. De asemenea este prevăzută întreruperea automată a funcţionării în cazul apariţiei unui deranjament în alimentarea cu combustibil sau la stingerea flăcării.

Arzătoare cu pulverizare mecanică la care pulverizarea se realizează datorită presiunii cu care combustibilul intră în arzător (7-30 bar), prezintă o serie de avantaje ce a condus la o răspândire largă a lor, mai ales unde sunt necesare debite mari şi mijlocii. Aerul necesar arderii complete este livrat ca aer secundar, fie prin tiraj natural, fie insuflat în ventilatoare. De asemenea, permit încălzirea aerului de ardere la 200-400ºC. prezintă avantaje la realizarea construcţiei, montajului precum şi la exploatarea lor şi realizarea unor consumuri optime şi totodată se pot utiliza şi pentru diverşi combustibili solizi, lichizi şi gazoşi în amestec.

ARZĂTOARE PEENTRU COMBUSTIBILI GAZOŞILa arzătoarele pentru combustibili gazoşi amestecarea combustibilului cu aerul de ardere se

poate realiza în mai multe moduri, ceea ce conduce la o varietate mare de tipuri de arzătoare. Clasificarea lor se poate face atât după modul în care se realizează amestecul (interior, exterior, turbionar, sau prin curenţi paraleli), în funcţie de modul de alimentare cu aer sau în funcţie d presiunile din reţeaua de alimentare cu gaz.

Cele mai importante tipuri de arzătoare cu combustibili gazoşi sunt:− arzătoare de presiune joasă cu aspiraţie;− arzătoare de presiune înaltă cu aspiraţie;− arzătoare cu aer insuflat;− arzătoare speciale.Arzătoare de presiune joasă cu aspiraţie sunt arzătoarele la care o parte din aerul necesar

arderii (50-60%) este aspirat de combustibil datorită energiei sale cinetice. În general se împart în două grupe principale: cu flacără divizată şi cu flacără nedivizată. Arzătoarele din această categorie sunt arzătoarele Buunzer, Teclu, Mecker, lamelare, cu orificii de ardere rotunde, arzătoarele cu aspiraţie model tub difuzor (TD).

Arzătoare de presiune înaltă de aspiraţie pot să asigure întreaga cantitate de aer necesară ardrii. Aceasta conduce la obţinerea unor avantaje faţă de celelalte arzătoare: construcţie mai economică, capacitate mai mare, reglare în limite mai largi, eliminarea ventilatoarelor.

Arzătoare cu aer insuflat sunt foarte răspândite deoarece pot produce flăcări cu diferite caractere, pot funcţiona cu aer preîncălzit şi se pretează la automatizarea reglării. În general, după modul în care se face amestecul se împart în două grupe mari:

− arzătoare cu curenţi încrucişaţi;− arzătoare cu curenţi încrucişaţi sub diferite unghiuri.

Arzătoarele speciale pentru combustibili gazoşi sunt în general arzătoare de debite mici cu domenii de utilizare restrânse.

49

ARZĂTOARE PENTRU COMBUSTIBILI SOLIZIARZĂTOARE COMBINATE

ARZĂTOARE PENTRU COMBUSTIBILI SOLIZICombustibilii solizi ard în cele mai bune condiţii în stare de praf. În cazul arderii cărbunelui

sub formă de praf, cărbunele măcinat este antrenat de aerul primar în camera de ardere, unde trebuie să se desfăşoare toate fazele procesului de ardere. Pentru a asigura o ardere completă într-un spaţiu redus şi în limitele unei anumite perioade de timp, particulele de praf de cărbune trebuie să fie cât mai mici pentru a evita căderea lor.

Arderea combustibilului praf, în comparaţie cu arderea pe grătar prezintă o serie de avantaje: posibilitatea arderii cărbunilor de orice calitate, exces de aer mai mic, realizarea unui amestec de aer-cărbune mai omogen, pierderi mai mici de combustibil în cenuşa evacuată din focar, reglare mai uşoară a procesului de ardere atât în ceea ce priveşte temperatura, cât şi în ceea ce priveşte natura atmosferei cuptorului, exploatarea mai simplă, instalaţii de ardere şi focare mai simple.

Viteza de ieşire a amestecului din arzătoare este mai mare decât viteza de aprindere a amestecului de praf de cărbune şi aer care variază în limitele foarte largi, de la 1 până la 12 m/s.

Condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească arzătoarele pentru arderea combustibilului praf sunt următoarele:

− arzătoarele trebuie să asigure un amestec omogen de praf de cărbune şi aer primar care reprezintă 20-100%, din care aerul necesar arderii, restul se va introduce ca aer secundar;− viteza de ieşire a amestecului din arzător, în raport cu calitatea amestecului este de 15-20 m/s mărindu-se în unele cazuri până la 30-40 m/s;− presiunea aerului primar trebuie să fie între 10-300 mm;− la construirea arzătorului, trebuie să se ţină sama că există posibilitatea separării prafului de cărbune din amestecul aer-praf şi deci pentru a menţine un bun grad de amestecare este necesar să se examineze direcţia jeturilor şi spaţiul focarului.Modul d amplasare a arzătorului pentru praf de cărbune, în focarul cazanelor poate fi: frontal,

lateral, pe colţ, pe tavan, în trepte. O importanţă deosebită o prezintă insuflarea directă a aerului secundar, care este un mijloc eficient de luptă împotriva pierderilor prin antrenare de substanţe nearse la coş. Preîncălzirea aerului pe lângă aportul de căldură, determină creşterea vitezei finale şi a penetrabilităţii jetului de aer secundar în camera instalaţiei de ardere.

La instalaţiile de ardere în suspensie a combustibililor solizi prezintă importanţă aprinderea jetului de praf şi aer. Curentul de praf şi aer care intră prin arzător se aprinde la periferie. Aprinderea se propagă apoi în adâncim pe întreaga secţiune a jetului şi după un anumit timp atinge axa acestuia la o distanţă faţă de gura ambrazurii egală cu deplasarea jeturilor centrale în acest interval de timp, determinând lungimea zonei d aprindere. După aprinderea jetului are loc arderea propriu-zisă.

Pentru intensificarea procesului de ardere este necesar:− să se asigure viteze mari ale reacţiilor chimice de ardere prin menţinerea temperaturii în zona de ardere la un nivel suficient de ridicat şi prin repartizarea uniformă a aerului în conul de flacără;− să se accelereze schimbul de gaze al particulelor calde din curent, prin mărirea vitezei lor relativă, care depinde de turbulenţă, de penetrabilitatea conului de flacără şi de direcţiile reciproce ale curenţilor în camera focarului;− să se introducă la timpul oportun aerul secundar în procesul de ardere;− să se repartizeze uniform praful în arzătoare;− să se asigure o suficientă fineţe şi uniformitate de măcinare a combustibilului;− să se menţină temperatura în zona de postardere la un nivel suficient de ridicat;− să se realizez o turbionare repetată a conului de flacără în zona de postardere;

50

− să se prelungească timpul de staţionar a prafului în camera focarului, prin egalizarea duratei de staţionare a diverselor jeturi alee flăcării în camera focarului;Calitatea prafului de cărbune este caracterizată în special de fineţea măcinării, de umiditate şi

de explosivitate. Praful de cărbune se obţine în instalaţii speciale cu mori cu tamburi cu bile, de unde este depozitat în buncăre.

Arzătoarele pentru praf de cărbune sunt circulare sau cu fonte în funcţie de conţinutul de substanţe volatile. În general arzătoarele sunt prevăzute şi cu arzătoare auxiliare pentru arderea păcurii în perioada de aprindere a focului cât şi pentru menţinerea flăcării.

Temperatura de aprindere în focar la arderea combustibililor solizi se realizează în general cu o flacără obţinută prin arderea păcurii în arzătoare auxiliare. Consumul de păcură pentru pornirea cazanului şi pentru funcţionarea lui la sarcină redusă variază între 5-12% din consumul anual de combustibil (echivalent în combustibil convenţional) în funcţie de sortul cărbunelui.

Pentru a mări siguranţa aprinderii combustibilului, cantitatea de aer primar trebuie să fie minimă, iar pentru a asigura stabilitatea arderii este indicat să se întrebuinţeze aer preîncălzit. La unele sorturi de cărbune pulverizat aprinderea şi menţinerea flăcării la sarcini reduse fără să se folosească păcură, se poate realiza cu ajutorul arzătoarelor cu mufă căptuşite cu cărămidă refractară. Acest arzător constă dintr-un tub căptuşit cu cărămidă refractară în care se arde praful de cărbune. Aceste arzătoare trebuie să asigure 20-25% din debitul nominal. Excesul mic de aer şi faptul că gazele nu transmit căldura suprafeţelor de încălzire asigură o aprindere şi o ardere stabilă a prafului de cărbune în arzător.

Produsele de ardere cu temperatură ridicată, care ies din mufă în focar, îndeplinesc acelaşi rol ca şi produsele de ardere ale arzătoarelor de aprindere cu păcură, adică preîncălzesc până la temperatura de aprindere amestecul din arzătoarele principale.

Aceste arzătoare cu mufă se pot instala independent sau în interiorul arzătorului principal.

ARZĂTOARE COMBINATEPentru a realiza o ardere intensivă, fără produse nearse şi fum, cu exces mic de aer, este necesar

a folosi arzătoare corespunzătoare, care uneori trebuie să fie mixte, pentru a putea ard combustibili diferiţi. Dintre arzătoarele combinate cele mai reprezentative sunt arzătoarele combinate gaz-praf de cărbune şi arzătoarele combinate gaz-păcură.

Arzătoarele combinate gaz-praf d cărbune se caracterizează prin injecţia periferică a gazului în jetul de aer, perpendicular pe acestea. Amestecul se produce în condiţii cu mult mai bune decât tipurile cu injecţie centrală, având şi pierderi prin ardere incompletă mai mici.

Este prevăzut cu un tub telescopic central prin care este insuflat praful de cărbune al cărui debit se poate regla cu ajutorul unui disc căptuşit cu material refractar. Caracterul flăcării se modifică mult prin deplasarea judicioasă a numărului şi diametrului orificiilor, se obţine un amestec intim al gazului cu aerul şi deci o ardere completă cu exces minim de aer.

Arătoarele combinate gaz-păcură realizează un curent de gaz şi aer turbionar, cu o circulaţie paralelă a straturilor, realizând un amestec foarte bun, producând o flacără scurtă şi transparentă. Este prevăzut cu palete mobile goale în interior având un capăt cu fonte şi un inel prin care se introduce gazul, care trece prin fonte în curentul de aer, ce intră printre palete. Debitul de aer se poate regla prin închiderea paletelor. Are dezavantajul că este complicat şi prezintă scăpări de gaze pe la axele paletelor. Un alt tip de arzător gaz - păcură este arzătorul cu melc sistem Azemergo prevăzut cu un melc pentru reglarea aerului.

Permite utilizarea pentru reglarea aerului şi obţinerea de viteze mari în ambrazură obţinându-se o ardere completă a păcurii, cu cantităţi reduse de gaze. De asemenea se mai construiesc arzătoare care pot funcţiona atât cu gaz cât şi cu combustibili lichizi sau cu ardere combinată, respectiv combustibili lichizi şi gaze.

51

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT-SIDEXCENTRALA TERMICĂ GRUP CANTINE

− Aburul produs, parametri acestuia.− Părţi componente ale cazanului.− Principiul de funcţionare.− Circulaţia apei în cazan.− Instalaţia de alimentare a cazanelor cu combustibil gazos.− Arzătoarele folosite.

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT-SIDEXCENTRALA TERMICĂ AFERENTĂ STRUNGĂRIEI DE CILINDRI – LBC, ECHIPATĂ CU CAZAN HDK – 550

− Parametri aburului produs.− Părţi componente ale cazanului.− Principiul de funcţionare.− Circulaţia apei în cazan.− Instalaţia de alimentare a cazanului cu combustibil gazos.− Tip de arzător folosit.

52

SUPRAFAŢA DE VAPORIZARE SUPRAÎNCĂLZITORUL DE ABUR

ELEMENTELE CONSTRUCTIVE ŞI FUNCŢIONALE

SUPRAFEŢE DE ÎNCĂLZIRE ALE INSTALAŢIEI DE CAZANPrin suprafeţe de încălzire ale instalaţiei de cazan se înţelege ansamblul de elemente metalice

(tambure, tuburi de flacără, ţevi etc.) scăldate pe de-o parte de gazele de ardere, pe de alta de apă, abur sau aer şi care realizează schimbul de căldură dintre mediile respective. Suprafeţele de schimb de căldură folosesc căldura în diverse scopuri şi anume:

− la fierberea (vaporizarea) apei;− la supraîncălzirea aburului;− la preîncălzirea apei de alimentare a cazanului;− la preîncălzirea aerului necesar arderii purtând astfel, după rolul pe care-l îndeplinesc, denumirea de: suprafaţă de vaporizare, supraîncălzitor de abur, economizor sau preîncălzitor de aer

Supraîncălzitor de abur, economizor sau preîncălzitor de aerSuprafaţa de vaporizare este denumită şi suprafaţă de încălzire principală, prin faptul că în

ea se produce fierberea şi deci vaporizarea apei. Supraîncălzitorul de abur, economizorul sau preîncălzitorul de aer sunt suprafeţe de încălzire secundare (auxiliare) producerea aburului fiind posibilă şi în lipsa acestora.

SUPRAFAŢA DE VAPORIZARESuprafaţa de vaporizare este formată din diverse elemente sub presiune, ale căror formă,

dimensiuni şi chiar existenţă se schimbă de la un cazan la altul şi anume: tambure, tuburi de flacără, cameră de apă, colectoare, ţevi fierbătoare, sau de ecran etc. În vaporizator are loc fierberea apei până la temperatura de saturaţie şi formarea de abur saturat.

Schema suprafeţelor vaporizatoare ale unui cazan cu camere secţionale şi ecranat

53

1 - tambur2 - ţevi coborâtoare3 – colector ecran spate4 – ţevi ecran spate5 – ţevi fierbătoare6 – camere secţionale7 – ţevi ecran lateral8 – calculator ecran lateral

Tamburul este un vas închis format dintr-o manta cilindrică executată din mai multe părţi (rivole) îmbinat el prin sudură, închisă la capete prin două funduri bombate, fixate de manta tot prin sudură. Unul dintre funduri este prevăzut cu o gură de vizitare sau gură de om, de formă ovală sau circulară, cu dimensiunile de 300 x 400 mm, respectiv 400 mm spre a permite accesul în interior pentru verificări, reparaţii etc.

Pe tambur sunt prevăzute racorduri cu funcţiuni bine determinate în exploatarea cazanului şi anume la partea superioară: racordurile pentru robinetul principal de abur, supapele de siguranţă, conducta de alimentare cu apă, indicatoarele de nivel, monometrul etc., iar la partea inferioară: racordurile de conectare a ţevilor coborâtoare, pentru alimentarea ecranelor cu apă, golirile, purjele etc. în interiorul tamburului se află o serie de instalaţii ca: jgheabul de liniştirea apei de alimentare, separatorul de abur, pereţii despărţitori la cazanele cu vaporizarea în trepte etc. Tamburul este instalat pe cazan fie suspendat prin briuri fixate în grinzile principale ale scheletului metalic de susţinere a cazanului, fie prin simpla rezemare pe suporţi. Oricare din aceste metode trebuie să ofere posibilitatea dilatării libere în timpul funcţionării. La cazanele de construcţie mai veche, tamburul este spălat la partea inferioară de gazele de ardere, constituind deci parte suprafeţei de încălzire. La cazanele de construcţie actuală tamburul este protejat împotriva influenţei gazelor fierbinţi printr-o izolaţie sau este scos complet din drumul gazelor arse.

Tubul de flacără este element caracteristic cazanelor ignitubulare, poate fi neted sau ondulat, îmbinat cu fundurile (plăcile tubulare)ale cazanului, prin sudură. La cazanele ignitubulare în construcţie actuală, tuburile de flacără sunt ondulate, fapt care măreşte considerabil suprafaţa de schimb de căldură, şi permite o dilatare mai liberă, fără a crea eforturi mari în plăcile tubulare de care sunt fixate.

Ţevile de apă formează suprafaţa vaporizatoare a cazanelor acvatubulare. Dispuse în camera focar, ele poartă denumirea uzuală de ecran, aceasta datorită faptului că serveşte şi la protejarea (ecranarea) zidăriei interioare a focarului, contra radiaţiei flăcărilor din focar cazanele de construcţie actuală sunt executate, în general, cu pereţi membrană, care prezintă avantajele; realizează camere focar etanşe cu posibilitatea desfăşurării procesului de ardere sub presiune, reduce efortul de montaj (timp şi cheltuieli) prin realizarea lor în uzină sub forma unor panouri care se asamblează pe şantier, înlocuieşte zidăria grea a focarului printr-o izolaţie termică exterioară uşoară etc.Peretele membrană se realizează prin sudarea una lângă alta a ţevilor, pe direcţia unui diametru, prin platbande din oţel.

SUPRAÎNCĂLZITORUL DE ABURPentru antrenarea turbinelor din centralele termoelectrice, aburul folosit trebuie să aibă o

temperatură mult superioară clei de saturaţie, evitând astfel condensarea în ultimele trepte ale turbinei şi implicit producerea unor avarii foarte grave.

De asemenea, la folosirea aburului în instalaţii tehnologice complexe (chimice, siderurgice, petrochimic etc.) se impun temperaturi ridicate ale aburului, peste cele de saturaţie. Astfel de abur cu temperatură mai mare decât temperatura de saturaţi se numeşte abur supraîncălzit, iar instalaţia în care se realizează se numeşte supraîncălzitor de abur. Supraîncălzitorul de abur se montează de regulă în drumul gazelor de ardere, după ce acestea au părăsit suprafaţa de vaporizare. Este construit dintr-un sistem de serpentine legate în paralel la colectoarele de intrare şi respectiv ieşirea aburului.După modul cum sunt legat serpentinele la colectoarele de intrare şi ieşire a aburului supraîncălzitoarele pot fi: cu serpentină simplă, dublă sau triplă.

54

Schema de legare a serpentinelor de supraîncălzire la colectoare

Supraîncălzitoarele cu serpentină dublă şi triplă permit ca, în acelaşi spaţiu din drumul gazelor arse, să fie instalată o suprafaţă de supraîncălzire a aburului mai mare decât în cazul supraîncălzitoarelor cu serpentină simplă, realizându-se o eficienţă sporită de schimb de căldură în acelaşi gabarit de cazan. După modul preponderent în care se transmite căldura, supraîncălzitoarele pot fi împărţite în: supraîncălzitoare de radiaţie, de convecţie sau combinate. Supraîncălzitoarele de radiaţie sau combinate la întâlnirea, de regulă, în construcţia cazanelor moderne, cu parametri ridicaţi. La cazanle cu parametri moderaţi întâlnim supraîncălzitoare de convecţie, amplasate imediat după fascicolul de ţevi fierbătoare. Dacă ţinem seamă de poziţia de aşezare a serpentinelor, supraîncălzitoarele pot fi de tip orizontal sau vertical.

La supraîncălzitoarele de convecţie, colectoarele de intrare şi ieşirea aburului pot fi amplasate astfel, încât circulaţia aburului prin serpentine să aibă loc în aceeaşi direcţie şi sens cu direcţia şi sensul gazelor de ardere. Asemenea supraîncălzitoare se numesc în echicurent. În cazul când sensul de scurgere a aburului este invers sensului gazelor de ardere, supraîncălzitorul se numeşte în contracurent. Pot fi realizate şi scheme de circulaţie ale aburului şi gazelor de ardere combinate a celor în echivalent sau contracurent.

Scheme de circulaţie a aburului prin supraîncălzitor, în raport cu circulaţia gazelor de ardere

Serpentinele supraîncălzitoarelor sunt executate din ţevi laminate din oţel aliat sau înalt aliat, cu diametre uzuale între 32 44,5 mm şi grosimi între 2,5 4 mm îmbinate între ele prin sudură.

Colectoarele se execută de asemenea din ţevi cu diametrul mai mare (175 325 mm). Prinderea ţevilor la colectoare se realizează prin sudură fie direct, dar mai ales prin intermediul unor ştuţuri sudate în colector de uzina constructoare.

Pentru păstrarea rigidităţii serpentinelor şi asigurarea unor distanţe între ele care să permită trecerea uşoară şi uniformă a gazelor de ardere, se construiesc piepteni distanţieri din fontă sau platbandă din oţel, rezistente la temperatură.

În unele cazuri, cum ar fi de exemplu folosirea aburului supraîncălzit în turbine pentru centralele termoelectrice, în unele procese tehnologice din industria chimică în special, temperatura aburului trebuie să fie pe cât posibil constantă.

Pentru a se obţine acest lucru, având în vedre mai ales că variaţiile de debit ale cazanului determină şi variaţii ale temperaturii aburului supraîncălzit, pe parcursul exploatării cazanului este necesară reglarea temperaturii aburului supraîncălzit, care se realizează prin felurite metode, şi anume:− variaţia cantităţii de căldură cedată suprafeţei de supraîncălzire, prin reglarea corespunzătoare a debitului de gaze arse care trece peste această suprafaţă până la valoarea necesară obţinerii temperaturii dorite pentru aburul supraîncălzit;− amestecarea aburului supraîncălzit cu aburul saturat prelevat din cazan în cantitatea necesară răcirii aburului supraîncălzit, până la obţinerea temperaturii dorite;− trecerea aburului supraîncălzit în cantitate totală sau parţială, printr-un schimbător de căldură, plasat în interiorul tamburului, astfel ca să se obţină temperatura dorită;− injectarea unui debit de condensat în aburul supraîncălzit pentru a-l răci până la temperatura necesară.

55

ECONOMIZORUL. SCHEMĂ FUNCŢIONAREPREÎNCĂLZITORUL DE AER, ROLUL LUI,

MATERIALE

ECONOMIZORULGazele de ardere, după ce părăsesc suprafeţele vaporizatoare şi de supraîncălzire ale cazanului,

au încă o temperatură ridicată (300 – 450ºC). Evacuarea lor la coş în această stare ar constitui pierderi mari de căldură şi, implicit, un randament scăzut al cazanului. De acea înainte de a fi evacuate, ele sunt trecute peste unele suprafeţe d schimb de căldură auxiliare care, după rolul care-l au, se numesc preîncălzitoare de apă, respectiv preîncălzitoare de aer.

Preîncălzirea apei de alimentare a cazanului pe seama căldurii recuperate de la gazele de ardere determină o creştere a randamentului cazanului, adică pentru obţinerea aceluiaşi debit de abur se consumă o cantitate mai mică de combustibil. Datorită acestui fapt, preîncălzitoarele de apă au fost denumite economizoare.

Pe lângă principalul său rol de economisire de combustibil, economizorul mai prezintă şi unele avantaje, importante în funcţionarea cazanului, ca de exemplu: protejează tamburului cazanului contra variaţiilor mari de temperatură în timpul alimentării cu apă, formează primele depuneri de piatră, ferind astfel suprafeţele de vaporizare de formarea acestor depuneri. Economizoarele se împart în două categorii principale:− economizoare nefierbătoare, în car apa de alimentare este preîncălzită până la o temperatură maximă de 20 – 40ºC, mai mică decât temperatura de fierbere a apei în cazanul respectiv;− economizoare fierbătoare, în care apa se încălzeşte până la temperatura de fierbere din cazan şi se vaporizează într-o proporţie de 5 – 15% din debitul total al cazanului.

În construcţiile mai vechi ale unor cazane de abur, sunt folosite economizoare de tip refierbător, cu posibilitatea de izolare faţă de cazan, alimentarea cazanului fiind făcută direct, printr-o conductă de ocolire.

În construcţiile actuale, economizoarele nu se mai izolează de cazan. Suprafaţa de încălzire a economizoarelor este formată din ţevi de oţel netede, ţevi de oţel cu nervuri sau din ţevi din fontă cu aripioare. Economizoarele din ţevi de oţel netede sunt cele mai folosite, fiind mai simple şi având grosimea mai mică permit o transmitere de căldură mai bună prin perete, de la gazele de ardere la apă. Prezintă dezavantaje că sunt corodate uşor la exterior de acidul sulfuric format din bioxidul de sulf din gazele de ardere împreună cu vaporii de apă din aceste gaze, iar curăţirea lor interioară de depunerile provenite dintr-o calitate necorespunzătoare a apei de alimentare este foarte anevoioasă.

Se impune deci, ca astfel de cazane să aibă apa de alimentare de calitate corespunzătoare. Ţevile netede se îndoaie şi se sudează între ele sub formă de serpentine, care la rândul lor sunt prinse, tot prin sudură, la colectoarele de intrare şi ieşire ale economizorului. Serpentinele economizorului se dispun de regulă în şah deoarece oferă posibilitatea creării uni scurgeri turbulente a gazelor arse, ceea ce contribuie la intensificarea schimbului de căldură.

1 – colector intrare apă2 – colector ieşire apă3 – serpentine4 – suport serpentine

56

PREÎNCĂLZITORUL DE AERArderea combustibililor, indiferent de natura lor, are loc în condiţii bune atunci când aerul de

ardere are o temperatură cât mai ridicată şi cât mai apropiată de temperatura de aprindere a combustibililor, în special a celor solizi. Ridicarea temperaturii arului de ardere se realizează în preîncălzitorul de aer, dispus în canalul de gaze, după economizor, unde gazele de ardere au o temperatură destul de ridicată. După modul cum sunt construit, preîncălzitoarele de aer sunt de două tipuri principale: preîncălzitoare de aer din ţevi de oţel sau tubulare şi preîncălzitoare de aer din tablă sau lamelare.

Preîncălzitoarele de aer tubulare sunt construite dintr-o serie de ţevi paralele, cu diametrul între 25 – 50 mm, aşezate în zig-zag şi mandrinate la capete în două plăci tubulare. Aerul circulă în exteriorul ţevilor, iar gazele de ardere în interiorul acestora (în cazuri mai rare şi invers). Circulaţia gazelor de ardere prin ţevi este mai raţională, în special în cazul arderii combustibililor, care dezvoltă funingine care, chiar dacă se depune în ţevi, poate fi uşor înlăturată prin suflare cu aer sau abur.

Pentru a realiza o mişcare a curentului de aer cu cel al gazelor de ardere, se montează plăci intermediare (şicane) paralele cu plăcile tubulare fixat p ţevile preîncălzitorului. Locurile de fixare constituie însă, deseori, puncte de neetanşeităţi, ceea ce face ca aerul să treacă direct dintr-un compartiment în altul, delimitate de şicane, slăbind sensibil eficienţa preîncălzirii sale.

Preîncălzitor de aer tubular

1 – pereţi izolaţi termic2 – ţevi netede3 – plăci tubulare4 – plăci intermediare (şicane)

În pereţii (1) realizaţi din tablă şi izolaţi termic sunt prinse plăci tubulare (3) în care sunt mandrinate ţevile netede (2). Mişcarea încrucişată a aerului cu gazele de ardere se realizează datorită şicanelor (4). Preîncălzitoarele de aer tip lamelar sunt construite dintr-o serie de elemente sudate din tablă cu grosimea de 1,5 – 2 mm, astfel încât să se formeze canal prin care trec aerul şi gazel de ardere.

Preîncălzitor de aer de tip lamelar

57

Lăţimea cazanelor prin care trece aerul este d regulă, de 12 – 18 mm, iar cea prin care trec gazele de ardere, este mai mare 18-25 mm, limitele superioare fiind utilizate pentru arderea combustibililor solizi, care formează multă funingine, deci prezintă pericol d înfundare.

Cauzele corodării economizorului şi preîncălzitorului de aerÎn procesul de exploatare a cazanelor sunt deseori cazuri de distrugere a preîncălzitoarelor de

are şi a economizoarelor, datorate coroziunilor exterioare puternice. Cauza acestor coroziuni o constituie bioxidul de sulf (SO2) şi trioxidul de sulf (SO3) din gazele de ardere, care în prezenţa vaporilor de apă formează acidul sulfuric, care în contact cu pereţii metalici mai reci se condensează şi începe să corodeze.

Temperatura de condensare a vaporilor de acid sulfuric poartă denumirea de punct de rouă acid şi este cu mult mai ridicată decât temperatura de condensare a vaporilor de apă din gazele de ardere, din care lipseşte trioxidul de sulf.

Coroziunea cea mai puternică se produce la intrarea aerului rece în preîncălzitorul d aer, unde temperatura pereţilor metalici este scăzută. Coroziunea economizorului se produce numai în cazul temperaturii scăzute a apei şi prezenţei oxizilor de sulf în gazele de ardere.

De regulă, la cazanele moderne temperatura apei de alimentare şi deci şi a ţevilor economizorului este superioară punctului de rouă acid, ceea ce face ca pericolul să fie înlăturat.

58

ÎNZIDIREA ŞI SCHELETUL METALIC AL CAZANULUI

Întregul sistem de schimb de căldură, înzidirea şi eşafodajul exterior de scări şi sunt susţinute de scheletul metalic al cazanului. Acesta se compune din cadrele de rezistenţă principale, formate din stâlpi verticali şi grinzi orizontale şi din construcţia metalică secundară de care se ancorează înzidirea cazanului. Stâlpii şi grinzile sunt alcătuit din profile de oţel şi se montează în afara drumului gazelor de ardere. În cazul în care este necesară, totuşi o trecere printr-un canal de gaze, grinda respectivă trebuie să fie răcită cu aer. Asamblarea stâlpilor şi grinzilor se face prin sudură. În ultimul timp se face şi asamblarea cu buloane, care permite o verificare în uzina constructoare şi un montaj rapid pe şantier. Întregul sistem de încălzire se suspendă pe scheletul metalic, astfel ca să aibă posibilitatea d dilatare liberă. Ansamblul format de pereţii limitatori ai focarului şi ai canalului de gaze, precum şi de pereţii interiori ai cazanului, constitui înzidirea cazanului.

Înzidirea trebuie să asigure reducerea la minimum a pierderilor de căldură către mediul ambiant şi să împiedice pătrunderile de aer fals în cazan (la instalaţiile cu depresiune) respectiv scăpările de gaze de ardere în mediul ambiant (la instalaţiile cu suprapresiune).

Înzidirea mai are şi rolul de a proteja anumite părţi din scheletul metalic al cazanului de contact direct cu flacăra, cu gazele fierbinţi sau cu zgura incandescentă, precum şi de a proteja tamburele şi colectoarele de contactul direct cu gazele fierbinţi. Forma şi materialul înzidirii depinde d timpul cazanului şi trebuie să reziste la solicitările termice, mecanice şi chimice. Înzidirea este făcută din materiale refractare rezistente la foc, adică materialele care la temperaturi ridicate nu se înmoaie şi nu se topesc.

Le nu trebuie să sufere variaţii de volum prea mari la variaţiile de temperatură produse în timpul pornirilor şi opririlor cazanului. La cazanele acvatubulare înzidirea este susţinută, prin intermediul unor piese speciale de sprijinire şi de ancorare de scheletul metalic al cazanului. Căptuşeala refractară, complet separată de zidăria exterioară (când aceasta există) este constituită, de obicei, dintr-un sistem de blocuri fasonate şi de cărămizi normale sau numai de blocuri fasonate, care formează panouri, separate între le prin rosturi orizontale şi verticale de dilatare. Ancorarea pe scheletul metalic se face astfel ca fiecare panou să se poată dilata în toate direcţiile şi ca fiecare briu orizontal de panouri să fie descărcat de presiunea briurilor de deasupra.

Rosturile dintre panourile de zidărie, precum şi cele dintre zidărie şi diferitele elemente al scheletului şi ale sistemului tubular al cazanului se umplu cu şnur de azbest şi mai nou cu şnur din materiale nonazbest rezistent la temperatură. Rosturile dintre blocurile şi cărămizile aceluiaşi panou se umplu cu mortar refractar, care are mai mult rolul de etanşare şi mai puţin d liant. Piesele de susţinere şi de ancorare se execută din fontă sau din oţel turnat şi sunt fasonate, de obicei, astfel încât să se poată prinde demontabil de scheletul metalic, fără elemente speciale de îmbinare. Rosturile dintre blocurile şi dintre cărămizile refractare sunt mici (cel mult de –3 mm) aceste piese din şamotă executându-se cu toleranţe foarte strânse.

Uneori, pentru obţinerea acestor rosturi mici, dimensiunile blocului fasonat sau al cărămizii se corectează prin polizare, iar păsuirea se face prin montarea provizorie (fără mortar) a elementelor componente ale panoului, în afara locului unde urmează a se construi peretele. În locul căptuşelii din zidărie refractară se foloseşte, uneori, betonul refractar monolit, care s toarnă în cofraje d lemn la fel ca şi betonul obişnuit.

Peretele exterior al înzidirilor cazanelor moderne având, în principal, rol de etanşare şi eventual de izolator termic, este construit dintr-o manta de tolă metalică. La unele cazane acvatubulare de radiaţie, căptuşeala refractară a înzidirii se prind direct de ţevile ecranelor prin şuruburi, care înşurubează în piese cu locaşuri filetate sudate de ţevi (către exteriorul focarului). Peste plăcile refractare se prind, cu aceleaşi şuruburi, plăci termoizolante sau altele din vată minerală. Peste plăcile

59

termoizolante s fixează o plasă de sârmă, care constituie armătura unei tencuieli termoizolante şi de etanşare, grosimea întregii înzidiri nedepăşind 150 – 200 mm. Zidăria plafonului focarului, care este şi el complet ecranat, este constituită din cărămizi refractare fasonate, simplu rezemate pe ecranul plafon şi acoperite cu plăci termoizolante. Această îmbrăcăminte se consolidează cu cordoane din profile d oţel. La cazanele cu acest sistem de înzidire, sistemul tubular, tamburele şi colectoarele se suspendă de scheletul metalic al halei cazanelor.

Înzidirea cuprinde uneori şi pereţi interiori constituind deflectoare sau şicane pentru dirijarea gazelor de ardere pe un anumit traseu în focar sau în canalul de gaze al cazanului. La unele cazane acvatubulare, tamburele se protejează de acţiunea gazelor fierbinţi sau a flăcărilor printr-un înveliş format fie din blocuri fasonate prinse de colector prin piese de ancorare solidarizate cu colectorul prin sudură, fie de un strat de torcret refractar, aplicat peste o armătură din plasă de sârmă termoizolantă.

La cazanele cu focare care au pereţi membrană înzidirea este înlocuită cu o izolaţie termică, care se acoperă cu tablă protectoare. Părţile metalice ale cazanelor rămase în afara zidăriei, precum şi pereţii metalici ai cazanului fără zidărie se izolează cu material termoizolant, astfel încât pierderile de căldură spre exterior să fie cât mai mici. Materialele folosite în acest scop sunt: vata minerală, vata de sticlă, vata de zgură şi alte material termoizolante mai performante apărute în ultimii ani.

60

INSTALAŢII PENTRU EVACUAREA CENUŞII ŞI A ZGURII

SUFLAREA SUPRAFEŢELOR DE ÎNCĂLZIREEste o operaţie importantă care se execută în timpul funcţionării cazanului şi are drept scop

menţinerea în stare de curăţenie a suprafeţelor de încălzire prin îndepărtarea periodică a funinginii şi zgurii depuse.

Neefectuarea acestei operaţii influenţează negativ condiţiile de exploatare, fiind posibil apariţia următoarelor deficienţe:− creşterea temperaturii gazelor evacuat din cazan, deci scăderea randamentului;− scăderea tirajului ca urmare a creşterii rezistenţelor la trecerea gazelor prin suprafeţele de încălzire;− creşterea sau scăderea temperaturii aburului supraîncălzit după cum funinginea s-a depus pe ecranul sau pe sistemul convectiv fierbător, respectiv pe ţevile supraîncălzitorului;− scăderea temperaturii de preîncălzirea apei sau aerului, ca urmare a îmbâcsirii economizorului sau preîncălzitorului de aer, care are ca efect înrăutăţirea transferului de căldură.

Suflarea se face la perioade de timp stabilite prin instrucţiunile interne şi comportă în principal următoarele operaţii:

− eliminarea condensatului din conductele de suflare;− verificarea, cu ajutorul unui manometru, a presiunii aburului pentru suflare, care trebuie să fi la valoarea prevăzută în instrucţiunile interne;− se măreşte de presiunea în focar;− se deschide încet robinetul de abur şi se efectuează suflarea.În cazul suflătoarelor fixe, este necesar ca punerea lor în funcţiune să se facă pe rând, începând

cu focarul şi terminând cu ultima suprafaţă de încălzire din ultimul canal de gaze. Este interzisă funcţionara simultană a două sau mai multor suflătoare deoarece conduce la scăderea presiunii aburului şi odată cu aceasta la o eficacitate redusă a operaţiei.

În cazul suflătoarelor mobile ordina este aceeaşi ca mai sus, introducerea şi scoaterea conductelor respective din focar şi canalele de gaze făcându-se pe rând. La cazanele care nu sunt prevăzute prin construcţie cu suflătoare, operaţia respectivă se efectuează manual, cu aer comprimat.

În timpul suflării fochistul trebuie să poarte echipamentul de protecţie corespunzător (mănuşi, ochelari etc.) pentru a fi ferit de accidente ca urmare a unor eventuale răbufniri de gaze. Este interzisă suflarea cazanului în timpul aprinderii focului. Este recomandabil ca operaţia să aibă loc în condiţiile unei sarcini reduse a cazanului.

Dacă în timpul suflării apar unele deficienţe la instalaţie (ruperea sau îndoirea ţevii, netanşeităţi la răsuflători, scăderea presiunii aburului sau aerului, după caz, sub valoarea prescrisă) operaţia trebuie oprită şi anunţat fochistul şef. Data, ora şi durata suflării precum şi suprafeţele care au fost suflate se vor înscrie de fochist în registrul furnal de evidenţă.

EVACUAREA CENUŞII ŞI A ZGURIIÎn timpul funcţionării cazanului pe suprafeţele de încălzire şi în canalele de gaze se formează

important depuneri de cenuşă şi zgură, care nu pot fi eliminate prin suflare. Aceste produse trebuie evacuate deoarece înrăutăţeşte condiţiile de funcţionare ale cazanului. Operaţia se execută fie manual (cu vagonete), fie hidraulic (cu presiune joasă sau cu presiune înaltă).

În cazul folosirii vagonetelor lucrările comportă următoarele operaţii principale:− se aduc vagonul sub pâlnia de zgură;− se deschide registrul pâlniei, după ce rămăşiţele aprins de combustibil au fost suficient înmuiate;− se deschide apa din instalaţia dee stropire a pâlniei de zgură;− se închide etanş registrul, după umplerea vagonetului, pentru preîntâmpinarea apariţiei de aer rece în focar;

61

− se verifică dacă cenuşa şi zgura sunt bine udate cu apă după care vagonetul este condus la locul desemnat pentru descărcare.Dacă pâlniile de cenuşă sunt prevăzute cu două registre, unul superior şi altul inferior,

deschiderea şi închiderea lor nu se va face niciodată simultan, pentru a prevenii atât împărţirea cenuşii cât şi aspiraţia de aer în canalele de gaze.

În timpul evacuării cenuşii şi zgurii, personalul de serviciu trebuie să poarte echipamentul de protecţie corespunzător (mănuşi, ochelari etc.) pentru a fi ferit de accidente. Este interzis evacuarea cenuşii şi zgurii din focar dacă regimul de ardere nu este stabil, existând pericolul răbufnirii flăcării sau cenuşii fierbinţi.

În cazul îndepărtării cenuşii şi zgurii pe cale hidraulică, operaţia comportă următoarele operaţii principale:

− verificarea presiunii apei de instalaţie, care trebuie să fie de cca. 5-6 bar în cazul în car se utilizează joasă presiune şi 15-25 bar în cazul instalaţiilor care funcţionează cu presiune înaltă;− verificarea stării ajutajelor de împingere instalate dea-lungul canalelor de evacuare şi a concasoarelor aşezate la gura pâlniei, destinate sfărâmării zgurii;− deschiderea registrelor pâlniilor;− evacuarea cenuşii şi zgurii sub presiunea curentului de apă, la locurile special destinate în acest scop.Operaţia se efectuează pe rând la fiecare pâlnie. Nu se recomandă ca evacuarea să se facă

simultan din mai mult de două pâlnii. Pentru evitarea risipei de apă este necesar ca armăturile instalaţiei să fie supravegheate cu cea mai mare atenţie. De asemenea se verifică periodic canalele de scurgere să nu pătrundă obiecte străine (cărămizi, obiecte de metal etc.).

Instalaţii de evacuare hidraulică de înaltă presiune cuprinde de obicei:− o cameră de stingere echipată cu ajutaje de stropire, amplasată sub pâlnia de zgură sau de cenuşă, şi care are la partea inferioară un registru (pentru închiderea şi reglarea debitului de zgură evacuată);− o cameră intermediară, amplasată sub camera de stingere şi echipată cu un grătar care reţine bucăţile mari de gură pentru a fi sparte;− un concasor montat sub camera intermediară;− un ejector special alimentat cu apă sub presiunea de 16-30 bar în care cad bucăţile de zgură sfărâmate de concasor, pentru a fi refulate printr-o conductă de transport până la locul de depozitare.Evacuarea cenuşii şi a zgurii din fiecare pâlnie, precum şi transportul amestecului pe conducta

respectivă se efectuează alternativ. După fiecare evacuare, conducta de transport se suflă de obicei cu aer comprimat, pentru a se preveni îngheţarea sau înfundarea acesteia. Acest sistem de evacuare a zgurii şi a cenuşii prezintă avantajul de a fi complet automatizat şi dezavantajul de a nu putea fi folosit pentru evacuarea cenuşilor care cimentează în amestec cu apa.

62

INSTALAŢII DE ALIMENTARE CU APĂ GENERALITĂŢI. ALIMENTAREA CU APĂ A UNUI

CAZANREGLAREA DEBITULUI POMPELOR

1. GENERALITĂŢI. ALIMENTAREA CU APĂ A UNUI CAZANInstalaţia de alimentare cu apă a unui cazan este un ansamblu format din dispozitivele pentru

introducerea apei în cazan (pompe) conductele şi armăturile care leagă aceste dispozitive cu rezervorul de apă şi cu cazanul de abur.

Dispozitivele folosite pentru alimentarea cu apă, sunt:− pompe cu piston, acţionate electric sau mecanic;− pompe centrifugale, acţionate cu motor electric sau turbină cu abur (electropompe, turbopompe).Numărul, felul şi mărimea dispozitivelor de alimentare dintr-o centrală termică sunt stabilite

prin prescripţiile tehnice C1 – colecţia ISCIR pentru cazan. Prescripţiile respectiv stabilesc regulile tehnice care trebuie riguros respectate la echiparea acestor centrale cu dispozitive de alimentare, astfel încât să fie asigurată alimentarea permanentă cu apă a cazanelor, ştiut fiind că lipsa apei din cazan, în timp ce acesta se află în funcţiune, poate conduce la avarii deosebit de grave.

Presiunea apei, creată de oricare din dispozitivele de alimentare, trebuie să asigure, în toate cazurile, alimentarea cu apă a cazanelor la valoarea presiunii maxime admisă din acestea, ţinând seamă de pierderile (rezistenţele) hidraulice din conducta de alimentare (de fapt din armăturile montate pe această conductă, şi de presiunea pe care o exercită coloana de apă socotită de la nivelul de instalare a dispozitivului, până la nivelul cel mai înalt al conductei de alimentare.

Numărul şi debitul dispozitivelor de alimentar cu apă se aleg astfel încât la ieşirea din funcţiune a pompei celei mai mari, debitul total al pompelor rămase, să asigure alimentarea cazanelor în funcţiune (fără cazanul de rezervă) la debitul lor nominal.

Debitul total al dispozitivelor de alimentare se stabileşte cu următoarea relaţia:

în care:D - debitul nominal de abur al tuturor cazanelor în funcţiune (t/h)A – pierderile de apă prin purjarea cazanelor sau alte pierderi nerecuperabile (t/h) - greutatea specifică a apei de alimentare la temperatura acesteia (t/h)Într-o centrală termică se admite ca toate dispozitivele de alimentare să fie antrenate numai

electric, dacă centrala respectivă este alimentată prin două surse independente de energie electrică, cum ar fi, spre exemplu, sistemul energetic şi turbogeneratoarele proprii.

În cazul că nu există două asemenea surse, trebui să se monteze cel puţin un dispozitiv de alimentare acţionat cu abur, al cărui debit să poată asigura cel puţin jumătate din debitul tuturor cazanelor în funcţiune. Asemenea dispozitive sunt de regulă pompele cu: piston acţionate cu abur sau pompele centrifugal acţionate prin mici turbine cu abur.

La folosirea numai a dispozitivelor de alimentare acţionate electric trebuie prevăzută posibilitatea comutării rapide a alimentării de pe o sursă pe alta astfel încât, în tot acest interval, nivelul apei din cazan să nu poată să scadă sub nivelul minim admis. Pe corpul fiecărei pompe trebuie fixată d constructor, o plăcuţă pe care se înscrie:

− denumirea întreprinderii constructoare;− numărul de fabricaţie şi anul fabricaţiei;− debitul nominal al pompei în m3/h;

63

− presiunea nominală dezvoltată de pompă în mH2O sau bar;− temperatura nominală a apei în aspiraţia pompei;− puterea motorului de antrenare în kW.În cazul instalării mai multor pompe de alimentare care au conducte comune de aspiraţie şi

refularea apei, fiecare pompă trebuie prevăzută cu robineţi de închidere la aspiraţie şi respectiv la refulare şi cu clapete de reţinere pe refulare, înaintea robinetelor de închidere. Instalaţia de alimentare cu apă, în întreg ansamblul ei, trebuie supravegheată şi întreţinută permanent, dată fiind importanţa acesteia în ceea c priveşte funcţionarea în siguranţă şi continuă a cazanelor.

2. REGLAREA DEBITULUI POMPELORPunctul de funcţionare al unei pompe este determinat de intersecţia curbei caracteristică a pompe

() cu curba caracteristică a reţelei (). Această curbă caracteristică a reţelei () reprezintă căderea de presiune în reţea în funcţie de debit. Pentru realizarea unui alt debit este necesar să se modifice fie caracteristica pompei, fie cu a reţelei. De aici rezultă următoarele posibilităţi de reglaj:

a) Reglajul prin laminare prin introducerea unei rezistenţe suplimentare în circuit (vană, clapă), se modifică caracteristica reţelei. Sistemul este neeconomic, datorită pierderilor prin laminare.

b) Reglajul aerodinamic pe admisie modifică caracteristica pompei printr-o coroană de palete profilate mobile.

c) Reglajul turaţiei deplasează caracteristica pompei paralel cu ea însăşi.Acest reglaj poate fi realizat prin mai multe metode:− utilizarea pentru antrenare a motoarelor cu rotor bobinat cu rezistenţă intervolată în circuitul rotoric;− utilizarea cuplajelor hidraulice;− antrenarea pompei cu o turbină cu abur, în cazul reglajului turbinei prin laminare, alimentarea turbopompei cu abur făcându-se dintr-o priză a turbinei principale;− antrenarea pompei de alimentare de la axul turbinei principal, prin intermediul unui cuplaj hidraulic, la blocurile energetice foarte mari.

64

POMPE CENTRIFUGALE. PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE

CARACTERISTICI. PĂRŢI COMPONENTE. MATERIALE

Pompeelee centrifugalee sunt dispozitivee de alimentare cu apă a cazzanelor, ceel mai dees folosit. Ele sunt instalaţii care aspită apa, căreia-i imprimă o forţă ceentrifugală maree şi deci şi oo viteză tangeenţială, refulându-o spree racordul de ieeşire din pompă cu o preesiune mărită.

Mod de funcţionareeApa estee aspirată prin racordul de aspiraţiee al poompei şi conducta de aspiraţiee din rezervor

şi umple tot corpul pompei, datorită mişcării dee rotaţiee a rootorului cu palete, care în continuare o refulează dându-i o forţă centrifugală, prin paletel directoar, înspre racordul de refulare. Apa împinsă spre racordul de rfulare formază, la centrul rotorului un vid, car dtermină apa din reezzrvor, apăsată de preesiunea atmosferică, să intre în corpul pompei, foormând un cureent continuu dee apă.

Poompelee construite cu un singur rotor cu paleetee poartă deenumireea de pompee ceentrifugale cu un eetaj. Acestea refulează apa pe conductă cu o presiune mică, care nu este suficientă peeentzru a înving presiunea din cazan şi peentru a-l alimenta cu apă. De aceeeea cazanelee sunt alimentate, de regulă, cu pompe centrifugalee având mai multee rootoare cu paleet fixatee pee aceelaşi ax, denumite pompe centrifugale cu mai multe etaje (multitajate).

Apa aspirată în primul etaj este împinsă cu presiune în etajul următoor, de aici cu oo presiune şi mai mare, în etajul al treilea şi tot aşa dintr-un etaj într-altul, până ce ultimul etaj o împinge spre racordul de refulare al pompei în coonducta de alimentare la cazan cu alte cuvinte, cu cât numărul de etaje este mai mar, cu atât presiunea apei la refularea poompei este mai mare.

Constructiv încă, numărul etajelor este limitat, acţionându-se asupra altor caracteristici coonstructive care pot influenţa (determina) valoarea presiunii dee refulare a poompeei, cum ar fi: debitul pompei etc.

Poompeelee centrifugale cu mai multe etaje pot dezvolta oo presiune de peeste 200 bar. Presiuneea maximă de rfulare a uneei pompe centrifugale care alimenteazză un cazzan de abur treebuiee să fie egală cu suma presiunilor neceesare peentru:

− învingerea presiunii nominale (maxime) a cazanului;− învingereea rezistenţeeloor hidraulic din conducta d rfulare;− învingerea presiunii coreespunzătoare coloanei de apă, d la nivelul cl mai ridicat al cnductei dee alimeentare.Această prsiunee, numită şi înălţimea dee aspiraţie, se măsoară cu ajutorul unui manoometru

montat pe conducta de rfulare a pompei şi exprimă în bar. Peentru a puteea fi pusă în funcţiunee pompa centrifugală trebuie să aibă întreeeg coorpul şi conducta dee aspiraţie pline cu apă (cea ce seee numeeştee amprsarea pompei în veedeerea pornirii). În acest scoop, pompa are prvăzut un robinet de aerisire, care se deschide înainte de pornire pentru evacuarea coompletă a aerului din corpul pompei şi se închide atunci când prin roobinet iesee apă, dovadă că întreaga cantitatee dee aer din pompă a fost evacuată. La capătul conductei dee aspiraţie din rezeervoorul dee alimentare cu apă (se montează o armătură (clapetă) de reţinere, caree împieedică golirea pompei şi a coonducti de alimentare, pompa putând să fie astfel încontinuu amorsată.

Înălţimea maximă a conductei de aspiraţie, măsurată d la axul poompei (rotorului) până la nivlul apei din rzervooorul de alimntare, este de cel mult 5-6 m, dacă tmpratura apeei, ste de până la 30ºC. dacă tmperatura apei este mai mar, adică 50-60gC, pompa trbuie să fie instalată mai jos decât rezzervoorul de alimentare, iar dacă apa dee alimeentare atingee teemperatura dee 100ºC, reezrvoorul dee alimeentare trebuiee să fie amplasat la aproximativ 7 m dasupra pompei.

65

Debitul poompi în litri de apă p ooră deepinde de presiunea pee caree oo aree apa şi dee viteza de rotaţie a rotorului. Deebitul poate fi reglat cu ajutorul unui robinet de închideree, care ştranguleează mai mult sau mai puţin, susţinerea conducteei de reglare.

La puneereea în funcţiune a unei pompee centrifugale trebuiee reespectatee următooarlee regului:

− se verifică, cu mâna, dacă arborelee pompi se roteşte uşor;− se verifică circulaţia apeei de răcire a lagărlor;− se deschid robinetele de aeerisir;− se umple cu apă pompa, până când apa iese prin robinetele d aerisire;− se închide robineetul de p conducta deee rfular;− s porneşte motorul dee acţionar a pompei şi see urmăresc indicaţiile manometrului de epe coonducta de reglare.Când presiuneea a ajuns la valoara nominală de funcţionare a pompei, se deeschide robinetul d

pe conducta d rfulare şi se reglează presiunea pompei după indicaţiile manoometrului. See urmăreşte ca în exploatare, presiunea indicată de manomeetrul pompeei să fie puţin mai maree decât presiunea din cazan. Funcţionarea poompei centrifugalee treebuie supraveegheată cu ateenţie dee către prsoonalul de deeeservire al cazzaneelor, în ceea ce priveşte tmperatura lagărelor, încălzzirea axului leegată d strângerea presogarniturilor (presetupelor). Nu se admite ca pompa să funcţionezee timp mai îndlungat cu robinetul d epe conducta de reefulare închis, deeoarecee apa din poompă se poate încălzi, ajungând chiar la vaporizare.

Comparativ cu pompele cu piston, pomple centrifugale pfreezintă avantajee, ca de exemplu: ocupă un spaţiu mai redus, se pun rpede şi uşr în funcţiune, deezvooltă un dbit continuu la o presiunee constantă, se reglează uşor. El eprezintă şi unlee deezavantaje ca d xeemplu: înălţimea de aspiraţi în acleaşi coondiţii de tempratură a apei dee alimeentaree eeste mai mică decât la pompelee cu piston.

Indiferent de tipul lor, pompele centrifugalee pot fi acţionate în mai multe feluri:− cu motoaree electrice (electropompe);− cu mootoaree cu eexplozie oori cu motoaree Diesl (mootopompe);− de turbine cu abur sau cu gazze.

66

POMPE CU PISTON. PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARECARACTERISTICI. PĂRŢI COMPONENTE.

MATERIALE

Pompele cu piston sunt dispozitive de alimentar cu apă a cazanelor cu debite mici sau foarte mici, la presiuni mari. Pompeelee cu piston sunt pompee volumtrice alteernative. Ele se caracterizează prin faptul că se amorseează singure şi că debiteează lichidul pompat în mod altrnativ.

În principiu, pompele cu piston se compun dintr-un cilindru, care formează corpul poompeei, în care se deplasează un piston. Prin deplasare, pistonul creează mai întâi o depresiune (adică o presiune mai mică decât cea atmodferică) şi apooi, prin deplasareea invrsă a pistonului, o suprapresiune (adică o presiunee mai maree decât cea atmosferică).

Schema de funcţionare a unei pompe cu piston cu simplu efect (cu acţionare simplă)

1 – cilindru2 – piston cu tije3 – partea din cilindru unde se face depresiunea apoi suprapresiunea4 – conductă de aspirare a apei din rezervor5 – supapă cu aspiraţie6 – conductă de refulare7 – supapă de refulare8 – rezervor de apă

Când pistonul (2) se deplaseează în sus, în spaţiul (3) din cilindru, se prduce o depresiune caree dă posibilitatea ca presiunea atmosferică să împingă apa din rezervorul (8), prin conducta (4) şi prin locaşul supapei (5) p car o ridică, în spaţiul (3) din cilindru. Pistonul ajuns la finele cursei „în sus”, se întoarce înapoi şi presează apa care a umplut spaţiul (3).

În acest moment supapa d aspiraţie (5) este împinsă în jos şi închisă, iar supapa (7), împinsă în aceaşi direcţiee de deeschideere. Apa este refulată pee conducta (6), cu presiunee şi poate fi introodusă în cazan, dacă conducta de rfulare este legată cu cazanul şi presiunea de refularee est emai mare decât ceea din cazan. Opeeraţia se repeetă apoi când pistonul a ajuns la sfârşitul cursei în jos şi în felul acesta apa este aspirată în pompă cu ajutorul presiunii atmosfrice şi rfulată în cazan cu ajutorul forţei care acţionează pistonul şi care poate fi forţa omului sau a motorului.

Distanţa de la nivelul apei pee care apasă presiunea atmosferică până la cilindrul pompei se numeeştee înălţimeea de aspiraţie, notată cu h în scheemă. Această înălţime poatee fi de cel mult 10 m, dar în mod practic se poate lua în considerare cvel mult 6-7 m, deoarece nu se poate face în conducta (4), oo depresiunee până la vidul complet din cauzza neeetanşeităţii în garniturile pistonului şi a reezistenţeei la înaintarea apeei în conduct şi a altor cauze.

Pompa descrisă mai sus se numeşte pompă cu piston cu simpli efect (cu acţionare simplă), deoarecee pistonul aspiră şi reefulează apa numai p o suprafaţă. Dacă ambelee feeţee ale pistonului

67

lucraă, adică la deplasareea psitonului în sus, o faţă aspiră şi cealaltă refulează, iar la cursa în jos a pistonului feţele lucreaă invers, pompele construit astfel se numsc pompe cu piston cu dublu fect (cu acţionar dublă).

La acelaşi diametru, aceaşi cursă a psitonului şi acelaşi număr d cursee pe minut, pompeele cu piston cu dublu efct pompeazză un debit dublu de apă.

68

VENTILATOARE. GENERALITĂŢI. CLASIFICAREVENTILATOARE CENTRIFUGALE. VENTILATOARE

AXIALEPĂRŢI COMPONENTE. PARAMETRI PRINCIPALI

REGLAREA DEBITULUI VENTILATOARELOR

1. GENERALITĂŢIVentilatoarele sunt maşini destinate transportului de gazze. În acest scop elee transformă nergia

mecanicăpreluată de la motorul de antrenare în energie pnumatică, manifestată sub forma creştrii presiunii totale a gazului într aspiraţie şi refulare.

2. CLASIFICAREA VENTILATOARELORDupă principiul de funcţionare ventilatoarele se clasifică în:− ventilatoare radiale (centrifugale), în care particulele de gaz sunt transportate spre ieşire pe traiectorii care se îndepărtează de axul maşinii;− ventilatoare axial, în care particulele de gaz sunt transportat spre ieşire pe traiectorii paralel cu axul maşinii;− ventilatoare diagonale, în care particole de gaze sunt transportate spre ieşire pe traiectorii elicoidale.Ventilatoarele pot fi clasificate şi după alte criterii, şi anume:− după felul aspiraţiei;− după numărul etajelor sau rotoarelor;− după felul cuplării cu motorul de antrenare;− după presiunea pe care o realizează;− după temperatura gazelor vehiculate;− după sistemul de reglare;− după sensul de rotire al rotorului;− după nivelul de zgomot;− după domeniul de utilizare.

3. MAŞINI CARACTERISTICE VENTILATOARELORDin punct de vedere constructiv şi funcţional ventilatoarele sunt caracterizate prin următoarele

mărimi mai importante:− debit volumetric care reprezintă volumul de gaze deplasat de ventilator în unitatea de timp, în m3/s sau m3/h;− preesiuneea totală la aspiraţiee;− presiuneea totală la refulare;− preesiunea totală a veentilatorului, caree repreezintă creşteera de presiune a gazului în interiorul ventilatorului, adică difereenţa dintre presiunea totală la reefulare şi preesiuneea totală la aspiraţie (ţinând seeamă dee seemnul presiunii), în mm H2O sau kgf/m2;− puterea instalată, eestee puteerea electrică pe care o poate da motorul de antrenare (puteerea inscripţionată pe plăcuţa motorului);− turaţia ventilatorului, reprezintă viteza de rotaţie a arborelui ventilatorului în rot/s sau rot/min;− turaţia motorului dee antrenaree rpreezzintă viteeza de rotaţie a arborelui motorului dee antreenaree, în rot/s sau rot/min.

69

Ventilatoarele se fabrică în execuţie normală din oţel carbon, utilizându-se pentru gaze fără praf până la temperatura dee 80ºC. pentru medii corozivee se aplică oo protcţiee corespunzătoare de vpsea, iar în unele cazuri speciale se poot executa din oţeluri inoxidabile (anticoroziv). Pentru medii explozive, ventilatoarele se execută cu joc mărit într rotor şi gura de aspiraţie.

La montare trebuiee avut grijă să nu pătrundă accidental corpuri străine în ventilator, întrucât acestea pot produce scânteei. În timpul funcţionării ventilatoarelor trebuie veerificate condiţiile de lucru, vibraţiilee şi zzgomotul acestora.

4. VENTILATOARE CENTRIFUGE (RADIALE)Tipuri constructive de ventilatoare centrifuge sunt extrem de variate, aplicându-se numeeroase

utilizzări practice, în psecial acolo undee eestee neceesară o funcţionaree silenţioasă.Părţile compoonente ale ventilatoarelor centrifuge sunt:− rotorul;− carcasa vantilatorului compusă din: cameera d refulare cu racordurile de aspiraţiee şi reefulare;− lagărelee cu corpu lagăreelor;− batiul pe care see monteează carcasa şi caree de asemenei susţine lagărele.Veentilatoarele ceentrifuge pot fi montate în diversee poiţii în ceeeea c privşte gura de refulare.

Montarea ventilatoarelor ceentrifuge se face dee reegulă pe o fundaţie specială din beeton sau pe un cadru din oţel profilat, încastrat în pardosală.

Reglarea ventilatoruluiPentru reeglara ventilatoarelor ceentrifugale s aplică în general următoarelee meetod:− reglarea prin laminar cu clapete sau cu şibiree montatee în amonte sau aval dee vntilator.

Pentru aceasta se introduc pee conducta de transport a gazului o reisteenţă suplimntară car modifică punctul de funcţionare al veentilatorului. Aceeastă meetodă este cea mai simplă, cea mai răspândită, dar şi ceea mai eeconomicoasă;

− reeglarea prin variaţia turaţiei ventilatorului, caree constă în acţionarea ventilatorului d un motor cu turaţie variabilă şi care asigură funcţionarea vntilatorului întotdeeauna la un regim corespunzător. Aceeastă metodă estee cea mai economică, însă s foloseşte rar deoarecee motoarele cu turaţie variabilă sunt mai scumpe şi necesită o deeservire mai atentă.

− reglarea cu aparate directoare montate în amonte d vntilator, caree prmit modificarea curbei caractristice a ventilatorului.

Metoda constă dintr-un sisteem dee palete reglabilee care s montează la intrara arului în ventilator şi care produc o turbionaree prealabilă a cureentului dee gazz în sensul de rotaţie al rotorului diminuând presiuna dezvoltată de vntilator şi putera absorbită.

5. VENTILATOARE AXIALEVentilatoarele axiale sunt numite astfl pentru că deplasarea gazzului se efacee dalungul axi

ventilatorului. Eele s utilizează pentru vehiculareea dbitelor mari de fluid la prsiuni mici. Datorită unor avantaje multiplee ca: simplitate constructivă, greutatee şi gabarit rdus, preeţ de

cost scăzut, ventilatoarelee axialee încp să înlocuiască din ce în ce mai mult pe celee cntrifuge în domeniul presiunilor mici şi mijlocii.

Eleemeentele componnte ale ventilatoareelor axiale sunt:− carcasa veentilatorului;− rotorul;− statorul;− motorul eelctric.Carcasa ventilatorului stee compusă dintr-un tub cilindric drept sau vazzat, prevăzut cu

flanşee la capte şi echipat în inteerior cu un paltaj statoric fix. Lagărele pot fi plasate în eextriorul carcasei, iar antrenarea rotorului făcându-se printr-o transmisie cu curele. Mai frecvent însă electromotorul st dispus în inteeriorul carcasei cilindrice, montat pe un suport special. Cuplara cu rotorul s face direct.

70

Rotorul este format din mai multe paleete profilatee, prinse cu un capăt de carcasă, iar cu ceelălalt de un butuc cilindric, ce serveşte ca suport peentru lagăre.

Rotorul este constituit dintr-un butuc şi un ansamblu dee palete cu profil arodinamic. Spre deosebiree de pompeelee axiale la ventilatoare înălţimea paletelor scade treptat, de la butuc spre periferie.

Pentru amortizarea zgomotului produs de vibraţii se pune între talpa motorului electric şi placa de fixare o garnitură din pâslă sau cauciuc. O deosebită grijă la montarea ventilatoarelor axiale trebuie acordată absorbirii şi refulării aeerului numai pee direcţia axei, prin înlăturarea vibraţiilor şi a gomotului. Astfel, aerul nu poate veni dintr-o curbă în imediata apropiere a rotorului, fiindcă loveşte neaxial rotorul. De aceea, înaintea rotorului trebuie să fie o porţiune dreaptă de canal de aproximativ 4-5 diametre.

71

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT-SIDEXCAZANE RECUPERATOARE ISUC 1, 2 – UCC

− Suprafeţele de schimb de căldură ale cazanului:− economizorul;− vaporizatorul;− supraîncălzitor de abur.

Elemente constructiv şi funcţionale. Rolul acestora:− Înzidirea şi scheletul metalic al cazanului;− Instalaţia de alimentare cu apă a cazanului;− Pompele de alimentare cu apă a cazanelor.

Manevrele de punere în funcţie. Modul de reglare a debitului pompelor. Parametrii de funcţionare. Părţi componente.− Pompele de recirculare ale cazanului. Manevre de punere în funcţie. Modul de reglare a debitului pompelor. Parametrii de funcţionare. Părţi componente.− Exaustoarele de gaze ale cazanelor.

Manevre de punere în funcţie. Parametrii de funcţionare. Părţi componente. Metode de reglare a debitului exaustoarelor.

72

ARMĂTURILE CAZANULUI. CLASIFICAREA ARMĂTURILOR

ARMĂTURI PENTRU CONTROLUL ŞI SUPRAVEGHEREA NIVELULUI APEI DIN CAZAN

Armăturile sunt dispozzitivee caree servesc pentru închideerea sau deeschiderea circuitelor agnţilor trmici şi fluidelor (apă, abur, gaze, păcură, ar comprimat etc.), pentru reglareea parametrilor aceestora (deebit, presiune, nivel, tempratură), pentru evacuarea automată a lor etc.

Le s monteează pee conduct sau instalaţii teermoteehnic, caree conţin fluid sub presiune. În mod conveenţional sunt consideerate armături şi aparateelee şi dispozitivelee dee control şi siguranţă (indicatoaree deee niveel, supapee dee siguranţă, manometre).

Clasificara armăturilorArmăturileee pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere, astfeel:

a) În funcţie de rolul îndeplinit în instalaţie:− armături dee închidere;− armături de reglaj;− armături de siguranţă;− oale de condens.

b) În funcţiee de fluidul care trece prin elee:− armături pentru apă rece;− armături pentru apă caldă;− armături pentru abur;− armături peentru gaze;− armături pentru uleei;− armături pentru alte fluide.

c) În funcţie de mateerialul din car sunt confcţionatee:− din fontă;− din oţeel turnat;− din oţel forjat;− din aliajee de cupru.

d) În funcţie de presiuneea fluidului care trecee prin eele:− armături de joasă presiune;− armături de medie presiune;− armături de înaltă presiune.

e) În funcţiie de modul de racordaree:− cu flanşe;− cu mufee;− cu capetee de sudat.Aleegrea armăturilor see face în funcţie de presiuneea de lucru, temperatură, meediu, scopul

urmărit, natura fluidului etc. pentru construcţia armăturilor fonta ceenuşi s foloseeşte (corp, capac, sertar) până la presiuni de 16 bar şi temperaturi de 200ºC, iar fonta cu grafit nodular poate fi folosită până la presiuni de 25 bar şi temperaturi până la 300ºC.

În circuitele de abur şi apă fierbinte nu est permisă folosirea armăturilor din fontă. Armăturile sunt alcătuite în general din următoarele părţi principale:

− corpul armăturii, prevăzut cu dispozitive de prindere pe conducte (mufe, flanşe);− organul de închidere;− dispozitivul de manevră sau de acţionare a organului de închidere.

Prin deplasarea în interiorul corpului a organului de închidere, faţă de scaunul său se modifică secţiunea de trecere a fluidului transportat şi deci debitul de fluid.

73

Robinetele sunt armături utilizate pentru modificarea secţiunii de trecere a fluidului în interiorul conductelor de transport. După tipul constructiv al organelor de închidere deosebim:

− robinete cu ventil, cu tijă normală sau cu tijă înclinată faţă de axa conductei;− robinete cu sertar pană sau cu sertar paralel;− robinete cu cap, conic, cilindric sau sferic;− robinete cu reţinere, cu ventil sau cu clapetă;− robinet de reglare, cu ventil, cu ac sau cu clapetă fluture.Robinetele trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:− să închidă sigur şi etanş;− să opună o rezistenţă cât mai mică la trecerea fluidului atunci când sunt complet deschise;− să permită o reparaţi uşoară;− să permită înlocuirea părţilor componente defecte;− să reziste la un număr cât mai mar d manevre (închidere-deschidere);− să permită o manevră uşoară.În conformitate cu reglementările din prescripţiile tehnic C1 – colecţia ISCIR, pentru cazane,

fiecare cazan de abur, sau, după caz, de apă fierbinte, trebuie să fie prevăzut, obligatoriu, cu următoarele topuri de armături:

− armături pentru controlul şi supravegherea nivelului apei din cazan;− armături pentru supravegherea şi limitarea presiunii de cazan;− armături pentru alimentara cu apă a cazanului;− armături pentru distribuirea aburului;− armături pentru golirea, purjarea sau aerisirea cazanului

ARMĂTURI PENTRU CONTROLUL ŞI SUPRAVEGHEREA NIVELULUI APEI DIN CAZAN

Pentru controlul şi supravegherea nivelului apei din cazan se folosesc următoarele armături:− conducte şi armături în sala cazanului;− indicatoarele de nivel;− placa indicatoare de nivel minim;− robinetele de control;− dopurile fuzibile;− semnalizatoarele acustic şi optice.1. Indicatoarele de nivel se împart în:− indicatoare de nivel cu acţiune directă (cu tub din sticlă, cu sticlă plată sau cu plăci de mică);− indicatoare de nivel cu acţiune indirectă sau la distanţă (cu sticlă de nivel sau cu cadran).Indicatoarele de nivel cu acţiune directă sunt legate direct la spaţiile de abur şi apă ale

cazanului, funcţionând p principiul vaselor comunicante, astfel că nivelul apei din tamburul cazanului este în orice moment, acelaşi cu cel din indicator.

Indicatoarele de nivel cu acţiune directă se racordează la cazan prin două flanşe de legătură: flanşa 1 leagă indicatorul cu spaţiul de abur al cazanului, iar flanşa 2 cu spaţiul de apă.

Indicatoarele sunt prevăzute cu trei robinete:− robinetul superior (3), care pune în legătură spaţiul de abur al cazanului cu interiorul indicatorului de nivel;− robinetul mijlociu (4), care pune în legătură spaţiul de apă al cazanului cu interiorul indicatorului de nivel;− robinetul inferior (5), care serveşte la purjarea indicatorului şi a conductelor de legătură cu cazanul.

74

1 - flanşă de racordare la spaţiul de abur2 – flanşă de racordare la spaţiul de apă3 – robinet racord abur4 – robinet racord apă5 – tub de sticlă, sticlă plată, placă de mică7 – piuliţă pentru prinderea tubului de sticlă 8 – carcasă metalică9 – dop

La indicatoarele cu tub de sticlă fixarea sticlei la corpul indicatorului se realizează prin piuliţele (7), iar la cele cu sticlă plată sau cu plăci din mică, aceasta se montează într-o carcasă metalică (8), formată din două părţi asamblate între ele prin şuruburi.Indicatoarele de nivel cu tub de sticlă pot fi montate numai la cazanele de abur cu presiune nominală de cel mult 8 bar şi suprafaţa de încălzire d cel mult 50 m2, cu condiţia ca înălţimea la care sunt montate să nu fie mai mare de 2,5 m, socotind de la platforma de deservire a cazanului de către fochişti. Aceste indicatoare trebuie prevăzute cu apărătoare metalică, care să oprească răspândirea cioburilor de sticlă în cazul spargerii acestuia, fără ca apărătoarea respectivă să împiedice claritatea vizibilităţii sticlei.

La cazanele de abur cu presiuni ridicate de 40 bar şi mai mari, când folosirea sticlei plate poate ridica probleme în ce priveşte rezistenţa la acţiunea corozivă a apei din cazan, trebuie să se folosească sticle prismatice cu protecţie din mică sau numai din plăci de mică, în locul sticlei.

1.2. Indicatoarele de nivel cu acţiune indirectă sau la distanţă indică sau înregistrează nivelul apei din cazan indirect, prin intermediul unui dispozitiv suplimentar, care transformă înălţimea nivelului într-o indicaţie, funcţie de mărimea înălţimii respective. Ele echipează de regulă cazanele înalte, la care observarea sticlelor de nivel de pe platforma de lucru a fochistului este anevoioasă.

În principiu, un indicator cu acţiune indirectă se compune dintr-un tub metalic sub formă de „U”, racordat la tamburul cazanului, deasupra nivelului maxim, respectiv sub nivelul minim. La partea superioară a ramurii tubului, racordată deasupra nivelului maxim, se află vasul de condensare 1, care asigură un nivel uniform şi o presiune uniformă a coloanei d condensat asupra părţii inferioare a tubului, umplută cu un lichid colorat, cu greutatea specifică mai maree decât a apei.

Nivelul condensatului din ramura tubului racordată sub nivelul minim, variază în funcţie de nivelul apei din cazan.

75

1, 5 – vase de condensat2, 3 – variaţii ale nivelelor4 – tub metalich – înălţimea apei din tambur

Diferenţa dintre greutatea condensatului din ramura din dreapta şi cea a condensatului din ramura din stânga este echilibrată prin prinderea lichidului indicator colorat din cotul (4) al tubului în vasul (5), atunci când nivelul din tambur scad.

Astfel, nivelul lichidului indicator colorat din cotul (4), urmează variaţiile nivelelor (2) şi (3) cu înălţimea (h) a apei din tambur. Dacă înlocuim porţiunea respectivă din ramura din dreapta tubului cu o sticlă de nivel, sau cu un cadran indicator, se obţin indicatoare de nivel cu acţiune indirectă cu sticlă de nivel şi respectiv cu cadran, car asigură urmărirea la distanţă a nivelului apei din tamburul cazanului, de la platforma de deservire.

Indicatoarele de nivel cu acţiune indirectă (la distanţă) trebuie să fie legate la tamburul cazanului prin racorduri proprii, care să nu fie în legătură cu indicatoarele de nivel cu acţiune directă, spre a nu se influenţa reciproc.

Fiecare cazan de abur trebuie să fie prevăzut cu cel puţin două indicatoare de nivel cu acţiune directă, montate astfel, încât să poată fi supravegheate uşor de la locul de muncă al fochistului. La cazanele înalte trebuie să se monteze două indicatoare de nivel cu acţiune indirectă, cu condiţia ca pe tambur să existe, cel puţin, un indicator de nivel cu acţiune directă, aceasta spre a oferi posibilitatea comparării în orice moment a indicaţiilor celor două tipuri de indicatoare.

Personalul care deserveşte cazanul, trebuie să controleze starea indicatorului de nivel în timpul funcţionării cazanului pentru a se asigura că nivelul indicat este corect. Această operaţie care se face odată sau de două ori pe schimb, după instrucţiunile de exploatare, se execută astfel:

− se deschide robinetul de purjare (5), aburul şi apa suflând în indicator atât sticla, cât şi ambele conducte de legătură. În acest timp, nivelul apei din sticlă dispare.− se închide robinetul (3), care comunică cu spaţiul de abur al cazanului. Este suflată astfel numai conducta care leagă indicatorul cu spaţiul de apă.− se deschide robinetul (3), care comunică cu spaţiul de abur şi s închide robinetul (4), cel de pe legătura cu spaţiul de apă. În acest mod se suflă legătura cu spaţiul de abur şi sticlă.− se deschide robinetul (4) care comunică cu spaţiul de apă şi se închide robinetul de purjă. Apare nivelul apei în indicator şi se compară cu acele din indicatorul învecinat.În timpul controlului indicatorului trebuie evitat să se închidă în acelaşi timp ambele robinete

(3) şi (4), deoarece sticla se poate răci şi la redeschiderea acestora se poate sparge. Dacă se constată că una din legături, cu spaţiul de abur sau cu spaţiul de apă, este înfundată, se demontează dopul (9), corespunzător şi se introduce cu grijă o vergea, ferind corpul din dreptul orificiului pentru a evita opărirea. Dacă indicatorul nu are dopurile (8), se încearcă prin repetarea de câteva ori a operaţiilor de controlare a indicatorului de nivel, să se cureţe racordurile. Dacă operaţia nu reuşeşte, este necesară oprirea cazanului şi curăţirea, prin demontare a armăturii şi pe la partea interioară din cazan.

2. Robinetele de control pot fi montate numai la cazanele de abur cu debitul nominal de cel mult 0,7 t/h şi presiunea aburului de cel mult 13 bar, înlocuind unul din indicatoarele de nivel. Se montează câte două, unul în dreptul nivelului maxim, celălalt în dreptul nivelului minim.

Verificarea nivelului apei cu ajutorul robinetelor de control se face, deschizând pe rând robinetele şi observând aspectul jetului de fluid care iese prin robinet. În mod normal, când nivelul apei se află între nivelul minim şi maxim, prin robinetul superior iese abur (jet îngust, albicios, cu zgomot ca o şuierătură), iar prin cel inferior apă (jet lăţit, alb-cenuşiu, cu zgomot surd-înăbuşit).

În cazuri contrar, înseamnă că apa a depăşit nivelul maxim, respectiv a scăzut sub cel minim obligatoriu, ambele situaţii nefiind admise în funcţionarea fără pericol a cazanului. Robinetul est prevăzut cu un capac care permite curăţirea canalului de legătură a robinetului cu cazanul în timpul funcţionării, cu ajutorul unei vergele de sârmă, luându-se măsuri de protecţie contra apărării.

În cazul când robinetul nu are capac sau nu se poate desfunda, se procedează ca la indicatoarele de nivel.

3. Placa indicatoare a nivelului minimFiecare cazan are un nivel minim sub care apa nu trebuie să scadă, stabilit de întreprinderea

constructoare şi indicat pe cazan cu o placă din metal rezistent la coroziune, numită placă de nivel

76

minim. Placa se aşează între indicatoarele de nivel cu acţionare directă, marcând vizibil poziţia nivelului minim al apei din cazan.

4. Dopurile fuzibile se montează obligatoriu la cazanele de abur ignitubulare cu tub de flacără sau cutie de foc (tip locomotivă) în partea superioară, cea mai de sus a tubului sau cutiei, astfel ca prin poziţia lor să asigur stingerea focului la scurgerea aburului prin ele, în cazul rămânerii cazanului fără apă.

Dopul fuzibil este format dintr-un corp (1) sub forma unui şurub care se prinde în peretele metalic (2) al tubului sau cutiei de foc corpul gol în interior, este umplut cu un aliaj (3) de stibiu (antimoniu) şi plumb, care se topeşte atunci când peretele focarului nu mai este răcit (nu mai este acoperit cu apă).

Dopurile fuzibile pot fi executate numai de întreprinderi specializate în execuţia şi repararea cazanelor, pe baza unei documentaţii de execuţie şi trebuie să fie însoţit de certificate de calitate, care să ateste execuţia lor corespunzătoare.

1 – corpul dopului2 – peretele metalic al tubului de flacără sau cutiei de foc3 – material (umplutură) fuzibil

Cu ocazia fiecărei spălări sau revizii a cazanului dopurile fuzibile trebuie să fie demontate şi curăţate de eventualele depuneri, car împiedică buna lor funcţionare, iar în cazurile când se constată defecte se vor recondiţiona (turna din nou) sau, după ca, se vor înlocui.

5. Semnalizatoarele optice şi acustice sunt folosite ca o măsură suplimentară de supraveghere a nivelului apei din cazan, atrăgând atenţia prin sunet (sonerie) sau vizual (aprinderea unei lămpi) asupra atingerii nivelelor maxim sau minim. Semnalele acustic sau optice se transmit la locul d lucru al personalului de deservire (fochişti), la şeful sălii d cazan, sau în ambele locuri.

77

ARMĂTURI PENTRU SUPRAVEGHEREA ŞI LIMITAREA PRESIUNII ÎN CAZANARMĂTURI PENTRU ALIMENTAREA

CU APĂ A CAZANULUI

I. ARMĂTURI PENTRU SUPRAVEGHEREA ŞI LIMITAREA PRESIUNII ÎN CAZAN

Unul din principalii parametri ai cazanului este presiunea, pentru supravegherea şi limitarea căreia se folosesc următoarele armături:

− placa de timbru;− manometrele;− supapele de siguranţă.1. Placa de timbru este armătura obligatorie, prin care întreprinderea constructoare garantează

parametrii de funcţionare ai cazanului. Ea se montează pe unul din elementele principale (tambur, colector) ale cazanului, astfel încât să rămână în permanenţă vizibilă chiar după înzidirea sau izolarea cazanului (elementului cazanului). Placa de timbru se fixează prin nituri pe o placă suport, care la rândul ei se sudează de elementul (tambur, colector) cazanului respectiv.

Pe elementul pe care se montează placa de timbru în imediata apropiere a acesteia, se va marca prin poansonare cel puţin următoarele date:

− denumirea întreprinderii constructoare;− numărul şi anul fabricaţiei cazanului.Cazanul care în timpul exploatării au suferit unele reparaţii importante, care au condus la

modificarea unor parametri, vor fi prevăzute cu o a doua placă de timbru, de către întreprinderea reparatoare, fixată lângă cea iniţială, care va cuprinde, în principal, noii parametri de funcţionare după reparaţie.

După verificarea cazanului în vederea punerii în funcţiune organul de verificare al ISCIR sau autorizat de ISCIR din întreprinderea constructoare, sau reparatoare, după caz, aplică pe unul din niturile plăcii de timbru poansonul său de verificare.

2. Manometrele sunt aparate care servesc la măsurarea presiunii care se dezvoltă în cazan de către aburul sau apa fierbinte. Manometrele folosite la cazane sunt de construcţie cu tub flexibil (burdon). Ele sunt compuse dintr-o carcasă cilindrică, având pe una din feţe un cadran împărţit în unităţile de măsură ale presiunii (kgf/cm2 sau bar). Tubul flexibil este fixat rigid la un capăt şi pus în legătură cu racordul la spaţiul de abur al cazanului. Celălalt capăt fiind liber este pus în legătură cu un sistem de transmisie cu pârghii şi roţi dinţate care acţionează acul indicator.

Funcţionarea manometrului se bazează pe deformarea elastică a tubului sub acţiunea presiunii din cazan. Deplasarea capătului liber al tubului flexibil deformat se transmite sistemului de pârghii care, prin intermediul roţilor dinţate, roteşte acul indicator în faţa cadranului, gradat în unităţile de măsură ale presiunii. Mărimea deformării tubului şi deci deplasarea acului pe cadru este direct proporţională cu mărimea presiunii din cazan. Când presiunea încetează să mai acţioneze tubul, sistemul de acţionare a acului indicator va fi mişcat în sens invers, de aducere acului indicator în poziţia „zero”.

Cadranul manometrului trebuie să fie suficient de mare, astfel încât cifrele care marchează valoarea presiunii să fie bine vizibile de la locul de supraveghere al fochistului. Mărimea cadranului este, de regulă, cuprinsă între 100 250 mm diametru, funcţie de înălţimea la care sunt montate, astfel:

− 100 mm, dacă sunt montate la înălţimi până la 2 m;− 160 mm, dacă sunt montate la înălţimi cuprinse între 2 5 m.

78

− 250 mm, dacă sunt montate la înălţimi mai mari de 5 m.Scara manometrului se alege astfel încât valoarea (cifra) care indică presiunea nominală a

cazanului să fie în treimea mijlocie a acestuia. Acest lucru are în vedere faptul că manometrul trebuie să poată măsura şi o presiune mai mare decât cea maximă admisă în funcţionare, ca de exemplu, presiunea de încercare hidraulică a cazanului, efectuată periodic în timpul exploatării pentru verificarea rezistenţei şi etanşeităţii acestuia. Valoarea presiunii maxim admisă în funcţionare a cazanului trebuie să fie marcată vizibil, cu o linie roşie pe cadranul manometrului. Dacă această linie nu poate fi trasă pe ecran, atunci se va fixa un indicator pe carcasa manometrului, în dreptul diviziunii corespunzătoare valorii presiunii maxime, care se va vopsi în roşu.

În cazul când manometrul este montat sub nivelul minim al apei, la trasarea semnului roşu, trebuie să se ţină seamă şi de presiunea suplimentară a coloanei de apă de la manometru până în dreptul nivelului minim.

Montarea corectă a manometrului pe cazan se face prin intermediul unui tub denumit tub-sifon, în formă de „U” sau de spirală, în scopul formării şi menţinerii unui tampon de apă condensată, care să protejeze tubul elastic al manometrului, de acţiunea (temperatura) directă a aburului din cazan. Legătura manometrului la tubul sifon se face prin intermediul unui robinet de control cu trei căi, prevăzut cu o flanşă cu diametrul de 40 mm pentru racordarea unui manometru de control. La cazanele cu presiunea mai mare de 16 bar este necesar să se monteze, în locul robinetului cu trei căi, robinete cu ventil, care să permită izolarea manometrului de cazan, legătura cazanului cu atmosfera şi purjarea manometrului se realizează astfel, încât să aibă o poziţie paralelă cu frontul cazanului. Dacă înălţimea de la nivelul platformei de deservire a fochistului până la locul de amplasare a manometrului depăşeşte 4 m, pentru o vizibilitate bună, se va înclina cadranul manometrului, astfel încât raza vizuală să cadă perpendicular pe faţa manometrului, înclinarea nu va depăşi însă 30º. Manometrul trebuie să fie supuse periodic şi după fiecare reparaţie verificării de către organele de metrologie, în conformitate cu legislaţia metrologică.

3. Supapele de siguranţă au rolul de a proteja cazanul contra presiunii maxim admisă în exploatare, garantată de constructorul acestuia şi care a stat la baza dimensionării sale. Ele sunt astfel construite, încât să deschidă automat la atingerea valorii presiunii prestabilite (presiunea de reglare), evacuând în atmosferă o cantitate de abur, astfel încât presiunea din cazan să rămână tot timpul în limitele admise (stabilite).

Supapele de siguranţă se împart în două categorii în funcţie de sistemul de încărcare:− cu pârghie şi contragreutate;− cu resort.Orice supapă de siguranţă este construită, în general, din următoarele elemente:− corpul supapei, construit din fontă turnată pentru presiuni până la 25 bar, sau din oţel turnat

pentru presiuni mai mari, formează suportul tuturor elementelor şi este prevăzut cu două racorduri (flanşe): racord pentru legătura la cazan şi racord pentru legătura la conducta de evacuare a aburului sau apei fierbinte. Supapele de construcţie mai simplă nu sunt prevăzute cu flanşă pentru legătura la conducta de evacuare, eşapând aburul sau apa fierbinte direct în atmosferă.

− organele de închidere ale supapei: scaunul şi ventilul. Ventilul este acţionat printr-o tijă prevăzută cu o presgarnitură care etanşează corpul supapei faţă de exterior.

− sistemele de încărcare al supapei, care apasă ventilul pe scaunul său, opunându-se presiunii exercitate de aburul sau apa fierbinte din cazan.

Sistemul de încărcare este format dintr-o pârghie cu contragreutate, sau dintr-un resort comprimat. Pârghia, furca tijei (care leagă tija de pârghie) şi contragreutatea, se reazemă pe suporţi-cuţit, pentru a mări sensibilitatea supapei. Presiunea (comprimarea) resortului se asigură printr-o piuliţă cu şurub.

Suprafaţa de contact dintre ventil şi scaun trebuie să fie perfect plană şi bine şlefuită, pentru a se realiza o închidere etanşă. Ventilul este prevăzut cu nervuri de ghidare, care asigură aşezarea corectă pe scaun. Porţiunea de pârghie cuprinsă între punctul de articulaţie al acestuia şi furca tijei se numeşte braţ scurt, iar cea cuprinsă între punctul de articulaţie şi urechea contragreutăţii se numeşte braţ lung.

79

De regulă, constructiv, braţul lung este de 10 ori mai mare decât braţul scurt.

Funcţionarea supapei de siguranţăCând în cazan nu este presiune, asupra ventilului supapei de siguranţă acţionează numai forţa

de încărcare redusă de greutate contragreutăţii sau de arcul tensionat (comprimat), care apasă ventilul pe scaunul său, asigurând închiderea. În timpul cât cazanul se află sub presiune, forţa presiunii acţionează asupra ventilului în sens invers forţei de încărcare şi tinde să ridice ventilul de scaun.

Forţa de încărcare are valoarea maximă când în cazan nu există presiune şi scade treptat, pe măsură ce presiunea creşte, ajungând la valoarea zero când presiunea din cazan atinge valoarea presiunii la care se reglează supapa.

1 – corpul supapei2 – racord pentru legătura la cazan3 – racord pentru legătura la conducta de evacuare a aburului4 – scaun5 – ventil6 – tijă7 – presgarnitură8 – pârghie9 – contragreutate10 – resort comprimat11 – piuliţă cu şurub

Dacă presiunea continuă să crească, depăşind presiunea maxim admisă (presiunea de reglare a supapei), echilibru se strică şi ventilul începe să fie ridicat de pe scaun, de către forţa aburului, în această situaţie, mai mare decât forţa de încărcare, iar aburul sau apa fierbinte să iasă în afara cazanului.

Evacuarea unei cantităţi de abur, conduce la scăderea presiunii în cazan, până la valoarea reglată şi la realizarea, din nou, a echilibrului de forţe, ceea ce face ca supapa să se închidă, adică ventilul să se reaşeze pe scaunul său.

După modul cum sunt acţionate (comandate) supapele de siguranţă se împart în:− supape de siguranţă cu acţionare directă, l care forţa presiunii din cazan acţionează direct asupra acestora;− supape de siguranţă cu acţionare indirectă (cu impuls) presiunea din cazan acţionează direct o supapă auxiliară (de impuls), care comandă, prin aburul eşapat, deschiderea supapei principale (de descărcare), care eşapează surplusul de abur în exteriorul cazanului.Numărul, debitul, montarea şi reglarea supapelor de siguranţă care echipează cazanele

de abur sau cazanele de apă fierbinte sunt stabilite în prescripţiile tehnice.C1 – colecţia ISCIR pentru cazane, astfel: fiecare cazan trebuie prevăzut obligatoriu cu

cel puţin două supape de siguranţă, care acţionează independent una de cealaltă.80

La cazanele cu debit nominal de cel mult 500 kg/h, se admite echiparea cu o singură supapă de siguranţă. Supapele de siguranţă folosite la echiparea cazanelor pot fi de tipul cu pârghie şi contragreutate sau cu arc, atât cu acţiune directă cât şi cu acţiune indirectă (cu impuls). La cazanele cu presiunea nominală a aburului mai mare de 64 de bar şi temperatura nominală peste 450ºC este obligatoriu folosirea supapelor de siguranţă cu acţionare indirectă (cu impuls).

Dintre cele două supape obligatorii montate pe cazan, una denumită supapă de control trebuie reglată să deschidă la presiunea puţin mai mare decât presiunea maxim admisă în funcţionarea cazanului, iar cea de-a doua, denumită supapă de lucru, la presiune superioară presiunii de reglare a supapei de control. Supapa de lucru intră în funcţiune, numai dacă, după deschiderea supapei de control, presiunea în cazan continuă să crească, semn că personalul de deservire nu a luat măsurile necesare (reducerea focului, alimentarea cu apă) pentru a limita creşterea presiunii, ba chiar aducerea acesteia la valoarea nominală.

Pentru reglarea supapelor cu pârghie şi contragreutate, se foloseşte metoda practică, prin care se ridică presiunea din cazan, cu apă, la rece, şi se deplasează contragreutatea pe pârghie, până când se obţin poziţia de echilibru, când apa nu mai iese prin supapă. În această situaţie, se măsoară elementele de reglare: braţ scurt, braţ lung şi contragreutate.

Elementele componente ale supapei de siguranţă cu pârghie şi contragreutate se pot determina şi prin metoda de calcul.

Pentru a fi menţinute în stare perfectă de funcţionare, supapele de siguranţă trebuie revizuite şi verificate periodic, la intervale stabilite prin instrucţiunile de exploatare, întocmite de personalul de conducere al întreprinderii deţinătoare.

II. ARMĂTURI PENTRU ALIMENTAREA CU APĂ A CAZANULUI

1 – robinet cu ventil sau cu sertar (vană)2 – clapetă de reţinere3 – ventilul clapetei de reţinere4 – capacul clapetei de reţinere

Armăturile pentru alimentarea cu apă a cazanului sunt:− capacul de alimentare;− regulatorul automat de alimentare.

1. Capacul de alimentare se compune dintr-un robinet de închidere cu ventil sau cu sertar (vană) şi o clapetă de reţinere, ambele formând un corp comun.

Robinetul cu ventil sau cu sertar 1 se instalează totdeauna spre cazan, pentru a se putea izola cazanul prin închiderea acestuia, în cazul defectării clapetei de reţinere sau a conductei de alimentare cu apă. În timpul funcţionării normale a cazanului, robinetul este în permanenţă deschis. Robinetul cu ventil sau cu sertar trebuie astfel instalat, încât presiunea apei refulată de pompă să acţioneze în sensul ridicării ventilului atunci când tija acestuia s-ar rupe , pentru evitarea întreruperii alimentării cu apă a cazanului. Clapeta de reţinere 2 se montează astfel, încât săgeata de pe corpul său să fie în sensul de scurgere al apei de alimentare. Ea are ventilul 3 cu rolul să împiedice golirea apei din cazan, atunci când pompa de alimentare încetează să mai funcţioneze; presiunea apei din cazan acţionează în spatele ventilului clapetei, îl închide, fixându-l bine pe scaunul său.

81

Dimpotrivă, când pompa de alimentare cu apă funcţionează, presiunea apei, superioară celei din cazan, acţionând pe faţa ventilului clapetei, îl împinge în sus şi apa este introdusă în cazan. La funcţionarea normală a clapetei de reţinere se aud zgomote caracteristice (bătăi) produse de aşezarea ventilului pe scaunul său, pe când sub acesta nu mai este presiune. Astfel, la alimentarea cazanului cu o pompă cu piston cu acţiune simplă, aceste bătăi se aud regulat şi coincid cu perioadele de aspiraţie ale pompei. În cazul alimentării continue a cazanului (pompă cu piston cu alimentare dublă, pompă centrifugală), lovitura ventilului (zgomotul) pe scaun se aude numai atunci când se opreşte pompa respectivă, deci alimentarea cu apă.

Dacă zgomotele nu se mai aud, este semn că funcţionarea clapetei nu este normală, fiind necesară verificarea acesteia, prin deschiderea capacului 4, după ce, în prealabil s-a închis robinetul cu ventil sau cu sertar 1 al capacului de alimentare.

Robinetul de închidere şi clapeta de reţinere se execută din fontă sau din oţel, funcţie de presiunea nominală a cazanului. Construcţia lor trebuie să fie robustă şi sigură, iar funcţionarea uşoară.

2. Regulatorul automat de alimentareRegulatoarele automate de alimentare au rolul să menţină nivelul apei din cazan

constant, în mod automat în cazurile reglării manuale a alimentării cu apă, în special la cazanele cu parametri ridicaţi, pot să apară cazuri ca instalaţia să fie subalimentată cu apă în raport cu cerinţele de abur, existând astfel pericolul rămânerii fără apă a cazanului, sau să fie supraalimentată, caz în care apa din cazan este antrenată în supraîncălzitorul de abur, formând depuneri periculoase în acesta. Ambele situaţii au urmări grave asupra stării cazanului pot să apară numai din neglijenţa personalului de deservire.

Regulatoarele automate de alimentare cu apă pot fi de diferite construcţii, toate având însă următoarele părţi principale:

− organul de măsurare sau de impuls (de regulă un plutitor) care urmăreşte şi transmite variaţia nivelului apei;− organul de reglare (un robinet) care închide sau deschide, reglând debitul apei de alimentare;− mecanismul de transmisie (legătură) dintre organul de măsurare şi organul de reglare.În principiu, funcţionarea regulatorului se bazează pe mişcarea plutitorului (organul de

măsurare sau de impuls), care urmăreşte variaţiile apei şi care transmite impulsul printr-un sistem de pârghii, bandă metalică şi contragreutate (mecanismul de transmisie) robinetului de reglare (organului de reglare). Acesta va permite, prin capul de alimentare (robinet de închidere şi clapetă), intrarea într-o cantitate mai mică sau mai mare a apei în cazan, funcţie de mărimea impulsului primit.

82

ARMĂTURI PENTRU DISTRIBUIREA ABURULUIARMĂTURI PENTRU PURJAREA, GOLIREA ŞI AERISIREA

CAZANULUICONDUCTE ŞI ARMĂTURI ÎN SALA CAZANELOR

I. ARMĂTURI PENTRU DISTRIBUIREA ABURULUIOrice cazan de abur trebuie prevăzut cu un robinet principal de închidere cu ventil sau cu

sertar, denumit robinet principal de abur, care are rolul de închidere sau deschidere a conductei principale de abur.

La cazanele fără supraîncălzitor, robinetul principal de abur se montează pe tambur sau în imediata sa apropiere, iar la cazanele cu supraîncălzitor, la ieşirea din acesta.

Robinetul principal de abur poate fi:− cu ventil;− cu sertar (vană).

1 – ventil cilindric2 – tijă3 – roată de manevră4 – scaun5 – sertar6 – corpul robinetului

Robinetul principal de abur se execută din oţel turnat. La cazanele care funcţionează cu temperaturi ridicate ale aburului de peste 400ºC, oţelul trebuie să fie aliat. Părţile componente principale ale robinetului principal cu ventil sau cu sertar sunt aceleaşi, ceea ce le deosebeşte este organul de închidere propriu-zis.

Robinetul cu ventil este prevăzut cu un ventil cilindric 1, deplasat de o tijă 2, acţionată de roata de manevră 3. Ventilul şi scaunul sau 4 sunt prevăzute cu inele de etanşare executate din materiale rezistente, ceea ce opreşte complet circulaţia aburului atunci când ventilul se aşează pe scaun.

Robinetul principal cu sertar este prevăzut cu un sertar 5 executat din două discuri, fiecare având câte un inel de etanşare din materiale rezistente. Cu ajutorul tijei 2 discurile sunt deplasate paralel pe suprafaţa de etanşare din corpul robinetului, prevăzute de asemenea cu inele de etanşare, realizând astfel întreruperea etanşă a circulaţiei aburului.

După forma sertarului, robinetele pot fi:− cu sertar paralel;

83

− cu sertar pană.Circulaţia aburului la robinetul cu ventil are loc în sensul indicat de săgeata marcată pe corpul

robinetului, realizată din turnare, pe când la robinetul cu sertar, circulaţia poate fi oricum (în ambele sensuri).

La robinetele principale de închidere de dimensiuni mari, la care forţa de apăsare a aburului pe organul de închidere este considerabilă, este necesară aplicarea unei forţe deosebite de manevre pentru închidere sau deschidere. În asemenea cazuri sunt prevăzute acţionări mecanice cu ajutorul unor motoare electrice, cuplate cu reductoare de turaţie.

De asemenea, se mai prevăd conducte de ocolire (baypass), cu robinetele montate pe ele, care au rolul să încălzească robinetul principal de abur şi conducta de abur înainte de deschidere.

Prin deschiderea robinetului de ocolire, o cantitate mică de abur serveşte atât la încălzirea conductei şi a robinetului principal, cât şi la egalizarea presiunilor pe cele două feţe ale robinetului principal, uşurând astfel manevrarea sa.

La deschidere, manevrarea robinetului principal de abur trebuie făcută încet şi cu grijă, spre a se evita, mai ales când nu este prevăzut cu conductă de ocolire, încălzirea bruscă a conductei, condensarea puternică a aburului şi formarea dopurilor de apă în conductă, care, sub forţa de presiune a aburului, creează şocuri puternice (lovituri de berbec), care pot cauza chiar ruperea conductei de abur respective.

II. ARMĂTURI PENTRU PURJAREA, GOLIREA ŞI AERISIREA CAZANULUI

1. Armături pentru purjarea cazanuluiÎn unele elemente sub presiune ale cazanului cum sunt tamburele şi colectoarele, se depun, din

apa de alimentare, piatră şi nămol, care trebuie eliminate chiar în timpul funcţionării, pentru a evita producerea unor avarii. Eliminarea depunerilor se face prin armături speciale de purjare, montate pe elementele respective (tambure, colectoare), la partea lor cea mai de jos. Aceste armături trebuie să funcţioneze sigur la deschidere şi închidere în timp ce cazanul se află în funcţiune.

Cea mai simplă armătură folosită în acest scop este robinetul cu cep. El este folosit foarte rar, la cazanele de construcţie veche şi cu parametri reduşi, existente în exploatare, datorită funcţionării nesigure (înţepenirea capului) şi întreţinerii dificile.

De regulă, pentru siguranţa în funcţionare a cazanului, robinetul cu cep are montat înaintea sa, un robinet cu ventil obişnuit, care să poată închide conducta de purjare, în cazul când robinetul cu cep s-ar înţepeni. În mai toate cazurile, astăzi, robinetele cu cep sunt înlocuite cu robinete cu ventil.

Robinetele de purjare amintite, se pot defecta des prin înţepenirea cepului, ruperea tijei ventilului etc., fără a putea fi de cele mai multe ori reparate imediat. De asemenea, ele nu pot închide etanş din cauza bucăţilor de piatră care trebuie evacuate din cazan, interpuse între ventil şi scaun, putând cauza oprirea cazanului din funcţiune.

O construcţie de armătură, care înlătură multe din aceste neajunsuri este robinetul automat de purjare funcţionarea lui, adică deschiderea şi închiderea se fac automat prin manevrarea, cu mâna sau cu piciorul, a unei pârghii, care acţionează ventilul, ridicându-l respectiv coborându-l pe scaunul său.

Ventilul robinetului poate fi rotit pe scaunul său, prin intermediul unei roţi de manevră, aceasta făcându-se numai în scopul de a sfărâma depunerile tari aşezate pe scaun, care împiedică închiderea lui.

Dimensiunile robinetelor de purjare, precum şi a conductelor aferente, trebuie să permită evacuarea cantităţii de depuneri, rezultate din purjarea cazanului sau din elementele de cazan respective, când purjarea se face prin mai multe puncte. Diametrul conductei şi al organelor de închidere nu trebuie să fie mai mic de 20 mm.

După fiecare operaţie de purjare, fochistul trebuie să controleze, la capătul conductei de evacuare, dacă armătura s-a închis şi nu scapă abur sau apă. Controlul se poate face, chiar dacă capătul conductei de purjare nu poate fi controlat, verificând, în acest caz, temperatura conductei din porţiunea de după robinet, dacă se menţine ridicată şi după ce robinetul a fost închis.

2. Armături pentru golirea cazanului

84

În partea cea mai de jos a cazanului, se montează robinete obişnuite cu ventil, care servesc la golirea de apă a acestuia, atunci când diversele situaţii o impun (oprirea cazanului pentru reparaţii, golirea cazanului pentru a evita îngheţarea apei pe timp de iarnă, când cazanul nu funcţionează, păstrarea cazanului în conservare uscată pe timp mai îndelungat).

Pentru golirea cazanului de apă, pot servi în multe cazuri chiar robinetele de purjare.3. Armături pentru aerisirea cazanuluiRobinetele de aerisire se montează la partea cea mai de sus a cazanului şi sunt de tipul

robinetelor obişnuite cu ventil.Robinetele de aerisire se deschid la pornirea cazanului pentru evacuarea totală a aerului din

cazan şi se deschid atunci când prin acestea începe să iasă abur semn că aerul a fost complet evacuat. De asemenea, se deschid atunci când cazanul trebuie umplut complet cu apă, în vederea efectuării încercării de presiune la rece, în timpul exploatării, fiind necesară şi în acest caz, eliminarea completă a aerului din cazan.

III. CONDUCTE ŞI ARMĂTURI ÎN SALA CAZANELOR

Conductele sunt un ansamblu de elemente (ţevi, armături) îmbinate între ele prin sudură, flanşe sau prin piese de legătură (coturi, teuri, mufe) şi care servesc la transportul apei, aburului, combustibililor (gaze, păcură), aerului etc. spre şi dinspre cazan.

Ţevile sunt din oţel trase sau laminate, fără cusătură sudată sau executate din bandă de oţel sudată longitudinal sau elicoidal. De regulă, ţevile sudate nu se folosesc la conductele de abur sau apă ale cazanelor.

Îmbinările prin sudură sunt îmbinări nedemontabile, care folosesc la legătura ţevilor, armăturilor şi a pieselor de legătură (flanşe, curbe, coturi, ţevi etc.).

Îmbinările prin flanşe sunt îmbinări demontabile, având drept elemente principale flanşele în formă de discuri din oţel, prelucrate între feţele de contact, unde se introduc garnituri din azbest, klingherit sau un metal moale, strânse printr-un număr par multiplu cu 4 (4, 8, 12, 16 etc.) de şuruburi, care realizează astfel o îmbinare rezistentă şi etanşă.

Îmbinările prin filet se utilizează de regulă la conductele cu alte fluide decât apa sau aburul (gaze, aer etc.). conductele de abur sau apă îmbinate prin filet sunt de dimensiuni şi parametri reduşi.

Reazemele sunt elemente ale conductei care suportă greutatea acesteia şi a fluidului din conductă. Din cauza dilatărilor conductelor urmare ridicării temperaturii (încălzirii), pe unele reazeme (fixe) conducta este fixată, iar pe altele (mobile) numai sprijinită ca să se poată deplasa prin dilatare. Atunci când traseul conductei este lung, iar temperatura fluidului ridicată, dilatările sunt şi ele importante, fapt pentru care compensarea dilatărilor şi a contracţiilor se realizează prin lire de dilatare, de regulă în formă de „U”, montate între două reazeme fixe.

Izolarea conductelor se efectuează în scopul reducerii pierderilor de căldură prin pereţii metalici ai ţevilor, armăturilor, precum şi pentru evitarea producerii de accidente la atingerea suprafeţelor fierbinţi în funcţionare.

Materialele termoizolante folosite sunt în principal: vata minerală, vata de sticlă, dialomitul şi alte materiale izolante performante apărute în ultimii ani. Temperatura exterioară a unei conducte bine izolată nu trebuie să depăşească 55ºC.

Conductele dintr-o centrală termică sunt echipate cu următoarele armături:− armături normale (robinete cu ventil, cu sertar, clapete) care servesc la închiderea sau deschiderea circulaţiei fluidelor respective în conducte;− armături speciale care modifică parametri fluidelor (reductoare de presiune), elimină umiditatea din abur (separatoare de picături), elimină condensatul format în conducte (oale de condens).Reductorul de presiune este, în principiu, un robinet mai complex al cărui ventil este manevrat

prin acţionarea unui şurub de reglaj. Cu cât calea de trecere a aburului determinată de poziţia ventilului este mai mică, cu atât presiunea redusă este mai mică şi invers. Poziţia reglată a ventilului este menţinută tot timpul de resort.

85

Reductorul de presiune trebuie montat numai pe conducte orizontale, respectându-se sensul de circulaţie al fluidului indicat de săgeata marcată, din turnare, pe corpul său. Funcţionarea reductorului trebuie să fie lipsită de vibraţii, care pot duce la instabilitatea poziţiei ventilului de regla, adică la dereglarea sa. Pe conducta de abur, după reductorul de presiune, trebuie să se monteze întotdeauna un manometru şi o supapă de siguranţă, reglată la nivelul presiunii reduse.

Separatoarele de picături sunt, în principiu, recipiente sub presiune, în care aburul pătrunde schimbându-şi brusc direcţia, ceea ce face ca apa să se separe de abur datorită diferenţelor de greutăţi specifice dintre aceste fluide. Apa este colectată pe fundul recipientului, de unde este eliminată printr-un robinet de golire sau oală de condens, iar aburul, lipsit de apă, părăseşte recipientul mergând spre utilizare.

1 – corpul separatorului2 – racordul de intrare a aburului3 – racordul de ieşire a aburului4 – racordul de golire

Oale de condensare este armătura specială care permite evacuarea continuă a condensatului dintr-o conductă fără a lăsa să treacă şi aburul. Oala de condensare are un plutitor, care se ridică sau coboară funcţie de nivelul condensatului care pătrunde încontinuu, împreună cu aburul în oală.

La ridicare, plutitorul, prin intermediul unei pârghii, deschide orificiul de evacuare al condensatorului, iar la coborâre, închide orificiul de evacuare, împiedicând astfel, aburul de deasupra nivelului, să iasă afară din oală.

După o anumită perioadă de funcţionare, din cauza depunerilor din apă sistemul ventil-pârghie se dereglează, astfel că ventilul nu mai închide etanş şi au loc pierderi de abur. În aceste cazuri, pentru a putea opri şi revizui oala, se prevede o conductă de ocolire (baypass), cu robinete de izolare.La pornirea instalaţiei, cândconducta este rece şi condensarea intensă, evacuarea condensatuluise face prin oală şi prin conducta Schema de montaj a de ocolire. unei oale de condensare

86

APARATE DE MĂSURĂ ŞI CONTROLGENERALITĂŢI. CLASIFICAREA APARATELOR DE

MĂSURĂ

GENERALITĂŢICazanele de abur şi apă fierbinte trebuie echipate cu aparate de măsură, control şi automatizare,

care servesc la măsurarea parametrilor principali (presiune, temperatură, debit) în exploatare, stabilirea unor indici de funcţionare economică cum ar fi compoziţia gazelor arse, conţinutul de săruri din apă sau abur, sau la automatizarea comenzilor necesare funcţionării cazanelor.

Aparatele de măsură şi control se instalează funcţie de mărimea şi destinaţia cazanului, astfel:- direct pe elementele cazanului;- pe panouri de aparate amplasate lângă cazan;- pe tablourile de comandă situate în camere speciale (camere de comandă) unde se găseşte personal de deservire.Scopul măsurătorilor termotehnice la instalaţiile termice este de a realiza:- exploatarea sigură şi fără pericol a instalaţiei;- asigurarea regimului optim şi economic de funcţionare a instalaţiei;- organizarea evidenţei funcţionării instalaţiilor termice.În general, aparatele de măsură şi control cuprind trei elemente principale:- aparatul primar (aparatura de câmp);- aparatul secundar (aparatura de panou);- liniile de legătură.Aparatele de măsură şi control utilizate trebuie să satisfacă următoarele condiţii:- să aibă o sensibilitate mărită, respectiv o deviaţie cât mai mică de la valoarea mărimii controlate;- întârzierea indicaţiilor (timpul care trece din momentul variaţiei mărimii până în momentul în care aparatul indică această variaţie) să fie cât mai mică;- să aibă o construcţie simplă şi funcţionare robustă, să posede o scară vizibilă şi accesibilă fără a necesita o întreţinere complicată;- montarea să fie simplă şi sigură fără a necesita introducerea unor corecţii ulterioare (datorită abaterii condiţiilor de măsurare de la condiţiile etalonării);- să nu fie supuse unor vibraţii sau acţiunii unor temperaturi înalte;- locul de montare să asigure posibilitatea verificării instalaţiilor de măsurat.

CLASIFICAREA APARATELOR DE MĂSURĂ ŞI CONTROL1. După parametrul sau mărimea măsurată, aparatele de măsură şi control se împart în

următoarele categorii:- aparate pentru măsurarea temperaturii (termometre, termocuple, pirometre);- aparate pentru măsurarea presiunii sau depresiunii (manometre, indicatoare de tiraj);- aparate pentru măsurarea debitelor (debitmetre, contoare, cântare);- aparate pentru măsurarea elementelor componente din gazele de ardere (analizoare de gaze);- aparate pentru măsurarea conţinutului de săruri din apă sau abur (salinometre);- aparate pentru măsurarea nivelului lichidului.

2. După modul de funcţionare (caracterul indicaţiilor) aparatele pot fi:- aparate indicatoare, care indică în orice moment valoarea parametrului măsurat;

87

- aparate înregistratoare, care înregistrează pe benzi speciale de hârtie valoarea în timp (de regulă 24 ore) a valorii parametrului măsurat;

- aparate însumatoare, care însumează valorile măsurate de exemplu: debitul de abur sau de apă care trece printr-o conductă într-o oră;

- aparate indico-înregistratoare sau indico-însumatoare (combinaţie a celor mai sus), care, spre exemplu, indică pe un cadran valoarea presiunii sau temperaturii din cazan şi o înregistrează totodată, respectiv, indică valoarea debitului de abur sau apă şi o însumează în timp.

De asemenea, se construiesc aparate care indică valoarea unui parametru şi semnalizează, acustic sau optic, depăşirea valorii prestabilită a parametrului respectiv.

3. După destinaţia lor:- aparate de exploatare;- aparate de control;- aparte de laborator;- aparate etalon.4. După principiul de funcţionare:- aparate electrice;- aparate mecanice;- aparate hidraulice - aparate chimice.5. După caracterul folosirii lor:- operative;- de evidenţă.6. După locul de instalare:- locale;- cu transmisie la distanţă a indicaţiilor.7. După condiţiile de lucru:- staţionare;- transportabile.

88

APARATE PENTRU MĂSURAREA TEMPERATURII

Aparatele pentru măsurarea temperaturii apei sau aburului din cazan sunt:- termometrele (din sticlă cu mercur sau cu rezistenţă electrică);- termocuplele.

1. Termometrul din sticlă cu mercur se compune din trei părţi principale:- rezervorul cu mercur;- tubul capilar;- scala gradată în grade centesimale (celsius) de temperatură.Termometrul indică corect temperatura dacă rezervorul cu mercur (porţiunea din corpul de

sticlă aferentă) este introdus în masa fluidului a cărei temperatură dorim să o măsurăm. În caz contrar, temperatura indicată trebuie să fie corectată conform instrucţiunilor de folosire ale termometrului respectiv. Corpul termometrului fiind din sticlă, se poate sparge din cauza loviturilor mecanice la care poate fi supus în timpul funcţionării cazanului, fapt pentru care acesta este de regulă, protejat prin apărători metalice, astfel construite şi montate, încât indicaţiile termometrului (scala) să poată fu citite uşor. Pentru măsurarea temperaturii fluidelor sub presiune, se fixează în conductă sau elementul cazanului (colector, tambur) un tub metalic astupat la capătul inferior, denumit degetar sau teacă, în care se introduce termometrul.

Pentru un contact termic cât mai perfect, în teaca termometrului se introduce un lichid de contact, ca de exemplu ulei, pilitură de fier etc. Termometrele din sticlă cu mercur se folosesc pentru temperaturi ale cazanelor (apă sau abur) până la 300-400C.

2. Termometrul cu rezistenţă se bazează pe proprietatea unor substanţe conductoare sau semiconductoare (electric) de a-şi modifica (creşte sau scade) rezistenţa lor electrică, odată cu creşterea temperaturii.

Conductorii respectivi, care pot fi din platină pură, nichel sau cupru pur, se montează într-un tub protector, care se introduce în mediul a cărui temperatură dorim să o măsurăm.

Termometrul respectiv poate folosi la citirea la distanţă faţă de măsurare, pentru temperaturi până la maximum 450C.

Ca element sensibil al unor astfel de termometre se folosesc şi termistorii (substanţe semiconductoare) cu proprietatea că rezistenţa electrică scade odată cu creşterea temperaturii, contrar substanţelor conductoare, arătate mai sus.

3. Termocuplele sunt aparatele pentru măsurarea temperaturii, care se bazează pe dezvoltarea unei tensiuni electromotoare într-un circuit electric închis, format din doi conductori de natură diferită, atunci când locurile de îmbinare (sudură) a celor două metale sunt supuse la temperaturi diferite (de exemplu: temperatura mediului ambiant şi temperatura fluidului a cărui temperatură dorim să o măsurăm).

Aparatul se compune din două părţi principale: - termocuplul, care constituie partea sensibilă, formată din două metale conductoare diferite

(cupru-constant, fier-constant, platină-sodiu-platină) sudate la un capăt, izolaţi şi introduse într-un tub protector rezistent la temperatură, cum ar fi de exemplu porţelanul;

- aparatul de măsurat (galvanometrul) curentul generat de tensiunea electromotoare care ia naştere, parcurge bobina mobilă a galvanometrului, imprimându-i, sub acţiunea unui magnet permanent, o rotire, cu atât mai mare cu cât este mai mare curentul electric, de ci cu cât este mai mare temperatura punctului sudat al celor două conductoare.

Solidar cu bobina se deplasează şi acul, în faţa cadranului (scalei) gradat în grade de temperatură ca şi la termometrele cu rezistenţă, lungimea firelor care bagă partea sensibilă

89

(termocuplul) şi galvanometrul, poate fi de zeci de metri, ceea ce oferă posibilitatea citirii la distanţă a temperaturii faţă de locul de măsurare.

Temperaturile măsurate cu ajutorul termocuplelor pot ajunge până la 1200C.Temperaturile măsurate cu termometrele cu rezistenţă electrică şi cu termocuple se pot

înregistra în aparate de măsură înregistratoare şi pot fi semnalizate acustic sau optic.

90

APARATE PENTRU MĂSURAREA PRESIUNII SAU DEPRESIUNII

Procedeele existente de măsurare a presiunii se bazează mai ales pe echilibrarea forţelor care acţionează, cu ajutorul unei coloane de lichid sau prin deformarea diferitelor feluri de resorturi.

În funcţie de destinaţia lor, aparatele de măsurat presiuni se împart în următoarele grupe principale:

- manometrele, pentru măsurat suprapresiune;- indicatoare de tiraj, pentru măsurarea depresiunilor sau a suprapresiunilor mici;- vacumetre, pentru măsurarea depresiunilor mari (a vidului);- barometre pentru măsurarea presiunii atmosferice;- manometre diferenţiale pentru măsurarea diferenţelor de presiune, utilizate în general la măsurarea debitelor.Măsurarea presiunii aburului sau apei se efectuează cu manometre (prezentate la capitolul

Aparate pentru supravegherea şi limitarea presiunii din cazan, capitolul 32).De menţionat, că în cazul unor fluide care au caracter corosiv asupra elementului sensibil (tubul

flexibil) se utilizează manometre cu membrană elastică, căptuşită pe partea fluidului cu o substanţă rezistentă la coroziune.

Pentru măsurarea depresiunilor sau suprapresiunilor mici (cel mult 150-200 mm H2O) din focar, canalele de gaze sau coş, precum şi de pe canalele de aer se folosesc tuburi „U” sau „micrometre”, denumite şi indicatoare de tiraj, pentru faptul că măsoară tirajul în cazan.

Cel mai simplu aparat pentru măsurarea presiunilor mici este tubul de sticlă în formă de „U”, având o secţiune constantă şi umplut parţial cu apă colorată pentru urmărirea uşoară a variaţiei coloanei de lichid.

Un capăt al tubului este liber, în legătură cu atmosfera, celălalt, în legătură cu mediul în care se face măsurarea, printr-un tub de cauciuc terminat cu o ţeavă din oţel, care se introduce în mediul de măsurat (focar, canal de aer, sau gaze etc.).

Tubul din sticlă în formă de „U” este fixat pe un suport de lemn, care poartă şi scala gradată, în mm cal. H2O. Modul de funcţionare este următorul: să presupunem că dorim să măsurăm presiunea aerului preîncălzit dintr-o conductă, deci braţul tubului legat la această conductă va avea o presiune mai mare decât presiunea atmosferică. Din cauza diferenţei de presiuni, nivelul lichidului colorat din braţele tubului (aflat la aceeaşi înălţime în starea de repaos) se modifică, urcând în braţul care este în legătură cu atmosfera şi coborând în braţul legat la conducta de aer. Dacă nivelul lichidului în starea de repaus a fost în ambele braţe în dreptul diviziunii „zero” de pe scala gradată, după denivelare se însumează înălţimea coloanei creată peste „zero”, cu înălţimea coloanei coborâtă sub zero obţinându-se astfel, în mm H2O, valoarea presiunii din conducta de aer respectivă.

Dacă tubul „U” din sticlă ar fi legat la canalul de gaze arse al cazanului (unde există depresiune), în acelaşi mod ca mai sus, nivelul lichidului colorat ar urca în braţul care este n legătură cu canalul de gaze arse şi ar coborî în braţul aflat în legătură cu atmosfera. Suma celor două denivelări reprezintă, în mm cal.H2O, valoarea depresiunii din canalul de gaze considerat.

91

Pentru măsurarea suprapresiunilorsau depresiunilor foarte mici(de ordinul câtorva milimetri)se folosesc micromanometrele.Acestea se compun dintr-un vas închis şi un tub din sticlă înclinat, aflat în legătură cuvasul şi fixat pe un suportcare-i permite, printr-un şurubde fixare, să-şi modifice înclinarea. Pe suport se află o scală gradată Tub cu sticlă în formă de „U”în milimetri. Ansamblul se fixează 1 – tub de sticlăpe un platou de lemn, care poartă 2 – scală gradatăşi o nivelă de apă, pentru a se verifica 3 – lichid colorataşezarea orizontală a aparatului. 4 – suport din lemn

În afara tubului „U” şi a micrometrelor se folosesc şi late aparate pentru măsurarea presiunilor mici şi anume aparate pentru tablouri de comandă, cu indicarea şi înregistrarea concomitentă a valorilor depresiunii sau suprapresiunii.

Astfel sunt indicatoarele de tiraj cu inel sau clopot, care se utilizează la măsurarea presiunilor, a depresiunilor sau a diferenţelor de presiune din focar, canalele de fum, canalele de gaze de ardere şi conductele de aer de combustie.

Scara indicatorului se etalonează de obicei în mm cal. H2O.

92

APARATE PENTRU MĂSURAREA DEBITELOR ŞI CANTITĂŢILOR

Pentru măsurarea debitelor şi a cantităţilor se folosesc:- contoare;- debitmetre cu diafragmă;- rezervoare calibrate.

1. Contoarele servesc la măsurarea debitului de apă sau combustibili lichizi. Contorul pentru apă numit şi apometru se compune dintr-un corp din fontă, montat prin flanşe pe conducta de apă, în interiorul căruia există un sistem de palete, care se rotesc sub acţiunea curgerii apei prin conductă. Mişcarea paletelor este transmisă unui mecanism de ceasornic care însumează numărul de rotaţii al paletelor.

Mecanismul este astfel construit, încât unui număr de rotaţii al paletelor să-i corespundă un litru de apă care a parcurs contorul. Dacă viteza fluidului creşte, va creşte şi numărul de rotaţii al paletelor şi implicit debitul indicat de contor.

Contorul trebuie montat pe conductele orizontale şi drepte, cu cadranul în sus. El se montează, de regulă, pe o conductă de ocolire, pentru ca demontarea sa în vederea schimbării, reparării, curăţirii etc., să nu întrerupă funcţionarea conductei.

Pentru măsurarea debitelor de păcură se folosesc aşa-zisele contoare volumetrice, care în locul sistemului de palete al contoarelor de apă au un sistem cu cupe, care se încarcă şi se deplasează sub acţiunea fluidului în mişcare. Numărul de cupe încărcate se însumează într-un mecanism de ceasornic, prevăzut cu cadran gradat direct în unităţi de volum.

2. Debitmetrele cu diafragmă se folosesc pentru măsurarea debitelor fluidelor care curg sub presiune şi îndeosebi ale aburului şi gazelor. Aparatul se bazează pe principiul că pierderea de presiune a unui fluid care curge printr-o conductă, la trecerea printr-o piesă de ştrangulare a secţiunii (diafragmă), este într-un anumit raport faţă de debitul acestui fluid din conductă.

Căderea de presiune din diafragmă este măsurată cu ajutorul unui manometru diferenţial, care acţionează printr-un mecanism acul indicator al unui aparat, a cărei scală este gradată direct în unităţi de volum: m3/h, t/h.

3. Rezervoarele calibrate în special la măsurarea cantităţilor de apă sau combustibil lichid. Ele sunt prevăzute cu un plutitor, care urmăreşte nivelul lichidului din rezervor, legat la un indicator care se deplasează de-a lungul unei scale gradate, în litri.

93

ALTE APARATE DE MĂSURĂAPARATE PENTRU MĂSURAREA COMPONENTELOR

DIN GAZELE DE ARDEREAPARATE PENTRU MĂSURAREA CONŢINUTULUI DE

SĂRURI

I. ALTE APARATE DE MĂSURĂ:- contoarele de căldură;- aparate pentru măsurarea nivelului lichidelor.

1. Contoarele de căldură servesc la măsurarea cantităţilor de căldură distribuite consumatorilor racordaţi. În instalaţiile în care agentul purtător de căldură este apa care circulă în reţea, măsurarea cantităţii de căldură se rezumă la determinarea produsului dintre cantitatea de apă care trece prin instalaţia respectivă şi diferenţa de temperatură de la intrarea, respectiv ieşirea din instalaţia respectivă, şi integrarea acestor produse în timp.

Ca urmare, contorul de căldură trebuie să fie format dintr-un debitmetru de apă, un termometru diferenţial şi un mecanism de multiplicare şi de integrare.

După principiul de funcţionare, aceste contoare pot fi mecanice şi electrice. Cele mai des utilizate sunt contoarele de căldură compuse dintr-un apometru cu rotor, care măsoară debitul de apă, două termometre (unul pe tur şi unul pe retur) şi sistemul de calculare a produsului şi integrare.

Acest aparat poate indica şi separat cantitatea de apă ce trece prin el.

2. Aparate pentru măsurarea nivelelor lichidelorLa cazanele de abur şi apă fierbinte, este necesar a se urmări nivelul apei în tamburul cazanului.

Lipsa apei din tambur putând conduce la avarii şi defecţiuni ale cazanului.Pentru observarea nivelului de apă în cazan se montează indicatoare de nivel:- sticle de nivel;- indicatoare de nivel hidrostatice;- indicatoare de nivel mecanice. Prezentate la capitolul: Armături pentru controlul şi supravegherea nivelului apei în cazan, capitol 31.2.1. Indicatoarele de nivel hidrostatice se bazează pe principiul de măsurare a diferenţei

dintre presiunea lichidului la partea superioară a recipientului şi presiunea lichidului la partea inferioară a recipientului. În felul acesta diferenţa de presiune, măsurată cu ajutorul unui manometru diferenţial este proporţională cu nivelul lichidului în recipientul respectiv.

2.2. Indicatoarele de nivel mecanice sunt construite dintr-un tub care comunică cu părţile superioare şi respectiv inferioare ale recipientului de lichid, în care este un plutitor care alunecă liber şi care indică nivelul apei în recipient.

Indicaţia se poate transmite şi la distanţă cu ajutorul unor mecanisme auxiliare.2.3. Sticla de nivel este cel mai simplu indicator de nivel. Aceasta comunică cu părţile

superioare respectiv inferioare ale rezervorului şi indică în orice moment nivelul în recipientul respectiv.

Sticlele de nivel şi indicatoarele de nivel trebuie montate în aşa fel încât să fie vizibile şi accesibile personalului de exploatare.

94

De asemenea, periodic trebuie revizuite şi curăţate în acest scop sunt prevăzute instalaţii auxiliare de purjare şi curăţire a sticlelor de nivel.

II. APARATE PENTRU MĂSURAREA COMPONENTELOR DIN GAZELE DE ARDERE (ANALIZOARELE DE GAZE)

Pentru stabilirea cantităţilor de gaze de ardere de multe ori se utilizează relaţii care se bazează pe compoziţia gazelor de ardere la ieşirea din instalaţia respectivă.

În acest scop se utilizează gazanalizoarele.În aceste aparate se introduce o probă din gazul cercetat preluată din canalul de gaze.

Conţinutul diverşilor componenţi în această probă se determină în unităţi de volum, exprimate în procente din volumul total al amestecului de gaze. După principiul de funcţionare, analizoarele de gaze volumetrice se împart în trei grupe principale:

- chimice;- mecanice;- electrice.

1. Analizoarele chimice de gaze efectuează determinarea diferiţilor componenţi ai amestecului de gaze, prin absorbţia lor de către reactivi chimici corespunzători. Aceste analizoare pot fi cu ardere suplimentară şi fără ardere suplimentară, de asemenea putând fi manuale şi automate, transportabile sau fixe.

1.1. Analizorul de gaze transportabile fără ardere suplimentară serveşte la determinarea conţinutului de CO2, O2 şi CO în gazele arse prin absorbţia selectivă a lor cu ajutorul a trei reactivi. Acest aparat este cel mai des utilizat la măsurarea compoziţiei gazelor de ardere. El mai poartă denumirea de aparat Orsat (după numele inventatorului).

1.2. Analizorul de gaze cu ardere suplimentară se utilizează mai mult la măsurările de laborator având posibilitatea de determinare pe lângă CO2, O2 şi CO şi a gazelor H2, N2, CH4, S2H4.Acest aparat dispune de 7 vase de absorbţie cât şi de o instalaţie specială de ardere a elementelor combustibile din gaze cu aprindere electrică.

2. Analizoarele mecanice de gaze se bazează pe compararea densităţii gazului care se cercetează şi a aerului, la temperaturi şi umidităţi egale. Determinarea diferenţei între densităţi şi a conţinutului volumetric al componentului în amestecul gazos se face în aceste analizoare de gaze cu ajutorul sistemului mobil mecanic al aparatului. Se utilizează la determinarea conţinutului de bioxid de carbon din gazele de ardere şi este folosit destul de rar.

3. Analizoarele elastice de gaze se bazează pe compararea conductivităţii termice a gazelor arse şi a aerului sau pe compararea cantităţii de căldură degajată la completarea arderii amestecului de gaze combustibile în analizorul de gaze. Măsurarea conţinutului volumetric al componentului căutat se efectuează după variaţia în funcţie de temperatură a rezistenţei electrice a unor conductori introduşi în aparat. Se utilizează la măsurarea bioxidului de carbon, oxid de carbon şi în unele cazuri CO + H2 din gazele de ardere. Pentru ca valorile măsurate să fie cât mai exacte este necesar ca în gazele de ardere să nu existe hidrogen, iar conţinutul de sulf din combustibil să fie redus.

Alegerea locului de prelucrare a probei de gaz este foarte importantă la montarea analizoarelor. Trebuie să reprezinte compoziţia întregii mase de gaze care circulă prin canalul de fum. Ca urmare tubul de prelevare a gazului se aşează în mijlocul curentului în locurile unde nu există vârtejuri, în zone moarte. Nu se admite pătrunderea de aer care ar denatura rezultatele măsurătorilor. Se impune montarea tuburilor de prelevare pe porţiunile drepte şi verticale ale canalului de fum. De asemenea să nu existe vibraţii, radiaţia căldurii să fie redusă. Temperatura gazelor de ardere să fie redusă în analizor, în cazul temperaturilor înalte gazele urmând a se răci cu apă.

III. PARATE PENTRU MĂSURAREA CONŢINUTULUI DE SĂRURI

95

Dacă aburul produs de cazan conţine săruri, le depune în drumul său (supraîncălzitor şi mai departe în turbine sau la alţi consumatori de abur saturat).

Aceste depuneri pot provoca spargerea ţevilor supraîncălzitorului sau deranjamente în funcţionarea consumatorilor de abur. Conţinutul de săruri din abur poate fi supravegheat permanent în exploatare şi menţinut în limitele admise, cu ajutorul aparatelor denumite salinometre.

Principiul de funcţionare al salinometrelor se bazează pe măsurarea conductivităţii electrice a apei cu un conţinut de săruri de câteva miligrame sau zeci de miligrame pe litru, cum este, spre exemplu, cazul condensatului provenit din abur.

Aparatul indică continuu conţinutul de săruri, în miligrame pe litru (mg/l).Indicaţiile aparatului pot fi înregistrate, dacă acesta este prevăzut cu dispozitiv înregistrator.

96

APARATE PENTRU INSTALAŢII DE AUTOMATIZAREGENERALITĂŢI

ELEMENTE COMPONENTE ALE SISTEMELOR DE REGLARE

REGLAREA AUTOMATĂ A PARAMETRILOR INSTALAŢIILOR TERMOTEHNICE

I. GENERALITĂŢIInstalaţia de automatizare a unui cazan de abur sau apă fierbinte constă dintr-un complex de

aparate şi mecanisme, prin supravegherea şi manevrarea cărora, de la panoul de comandă, se realizează pornirea, oprirea din funcţiune, precum şi o serie de operaţii necesare funcţionării sigure şi economice a cazanului, cum ar fi: reglarea debitului de apă, de combustibil, de aer etc.

Principalele aparate şi dispozitive speciale prin care se realizează automatizarea cazanelor sunt următoarele:

Nivolstatul este dispozitivul, la depăşirea unor limite prestabilite pentru nivelul maxim sau minim al apei, transmite un impuls electric organului de reglare, declanşând, respectiv anclaşînd pompa de alimentare cu apă. Un astfel de nivolstat se numeşte de reglare. Nivolstatul poate fi şi de protecţie când impulsul său comandă oprire cazanului din funcţiune.

Automatul de ardere este dispozitivul care însumează două sau mai multe din funcţiile de: preventilare focar, aprindere, supraveghere, protecţie, postventilare focar etc.

Presortatul este dispozitivul care, la depăşirea unor limite prestabilite ale presiunii uni fluid (apă, abur, gaze naturale, păcură), transmite impuls electric la organul de reglare, semnalizare sau protecţie. Când nivelul presiunii din cazan a atins valoarea minimă sau maximă, presostalul comandă corespunzător reglarea arderii şi alimentării cu apă, astfel încât presiunea să revină la valoarea normală, când presostatul are rol de protecţie, comandă oprirea cazanului din funcţiune.

Termostatul este dispozitivul care, la depăşirea unor limite prestabilite ale temperaturii unui fluid, similar presostatului.

Supraveghetorul de flacără este dispozitivul care urmăreşte prezenţa flacării la arzătorul cazanului şi care, la dispariţia acesteia transmite, impuls organului de execuţie pentru întreruperea alimentării cu combustibil.

II. ELEMENTELE COMPONENTE ALE SISTEMELOR DE REGLARESistemele de automatizare sunt compuse dintr-o serie de elemente de măsură (şi de înregistrare)

comparaţie, comandă, execuţie, reglare, calcul etc. În funcţie de complexitatea instalaţiei unele din elementele menţionate pot să lipsească.

Elementele componente ale sistemului pot fi cu acţionare: - electrică- hidraulică- pneumatică- mixtă.

Din punct de vedere al principiului de funcţionare deosebim: traductoare, amplificatoare, convertoare, adaptoare, stabilizatoare, regulatoare, comparatoare etc.

1. Traductoare sunt dispozitive care servesc la convertirea (transformarea) unei mărimi de o anumită natură fizică într-o mărime de altă natură fizică, sau într-o mărime de aceeaşi natură fizică, însă care variază, în altă gamă de valori.

- 97 -

De obicei, un traductor converteşte o mărime neelectrică (care trebuie să fie măsurată) într-o mărime electrică.

De exemplu, termocuplul converteşte temperatura în tensiune electromotoare, iar traductoarele de presiune diferenţială converteşte presiunea diferenţială măsurată pe un dispozitiv de strangulare (diafragmă, ajustaj) într-un semnal electric de 2-10 mA. Sunt însă şi cazuri când un traductor converteşte o mărime neelectrică tot într-o mărime neelectrică (de exemplu, tubul Baudorn converteşte presiunea într-o deviaţie unghiulară).

În acest scop, traductoarele trebuie să continuă un element sensibil la variaţia unui anumit parametru. Cele mai utilizate traductoare sunt:

- traductoarele de temperatură (termorezistenţe, termocuple, pirometre de radiaţie totală etc.);- traductoarele de presiune electronice şi traductoarele de presiune pneumatice (cu tub Baudorn, cu capsulă, cu burdufuri);- traductoarele de debit sunt formate din elemente sensibile de tip diafragmă, la care se cuplează traductorul de presiune diferenţială.

2. Adaptoarele sunt elemente care au rolul de a adapta mărimea de ieşire a traductoarelor la mărimea de intrare a elementului de automatizare următor. Un traductor trebuie să îndeplinească anumite condiţii tehnice (precizie, sensibilitate etc.) o parte din aceste condiţii se referă la mărimea de ieşire a traductorului. Pentru a putea fi utilizată în continuare într-un anumit scop, mărimea de ieşire a traductorului trebuie să aibă o anumită putere, natură fizică (analogică sau discretă) etc.

În acest sens se folosesc adaptoare.În general, un element adaptor poate fi un circuit de măsurare, un amplificator, un modulator

sau demodulator, un convertor analogic – numeric etc. Astfel, cu ajutorul: circuitului de măsurare se pune în evidenţă variaţia semnalului şi, dacă este necesară, această variaţie se transformă în tensiune electrică, amplificatorului i se ridică nivelul de putere al semnalului, modulatorului sau demodulatorului se modifică legea variaţiei în timp a mărimii de ieşire, convertorului analogic-numeric se transformă semnalul analogic în semnal numeric etc.

Cele mai folosite adaptoare sunt:- adaptorul electronic tensiune-curent;- adaptorul electronic deplasare-curent;- adaptorul electronic forţă-curent;- adaptorul electronic deplasare-presiune.

3. Releele sunt elemente decomandă la care mărimea de ieşire variază brusc (în salt) atunci când mărimea de intrare atinge o valoare prescrisă numită valoare de acţionare (excitare).

La scăderea mărimii de intrare sub o valoare numită de revenire, are loc saltul invers al mărimii de ieşire.

În prezent, se produc o mare varietate de relee. După natura fizică a mărimii de intrare releele se clasifică în:

- relee electrice (de curent, tensiune, putere, frecvenţă etc.);- relee neelctrice (de presiune, debit, turaţie, deplasare, temperatură, viteză, nivel etc.);Releele sunt folosite în instalaţiile de automatizare în următoarele scopuri:- pentru comanda într-un circuit electric un curent de o valoare mare cu ajutorul unui curent

de o valoare mai mică (de exemplu, un releu acţionează la un curent de 0,2 A, iar contactul său comandă închiderea unui circuit cu un curent de 10 A);

- pentru multiplicarea numărului de circuite comandate de un singur circuit (de exemplu, un releu primeşte un semnal de la un traductor şi închizând trei contacte, stabileşte trei circuite distinctive, cu destinaţii: comandă pornirea unui motor, aprinde o lampă de semnalizare şi acţionează o sirenă de alarmă;

- pentru a acţiona o atingere a unei anumite valori a unui parametru controlat (de exemplu, un releu este conectat în circuitul de curent al unui motor şi acţionează când acest curent atinge valoarea de 25 A – periculoasă pentru motor);

- 98 -

- pentru a întârzia un anumit semnal (temporizare), adică contactul se închide după un anumit timp de la excitare.

Deci, releele sunt elemente de automatizare cu funcţionare discontinuă la ieşire (închidere – deschidere a unui contact atunci când mărimea de intrare depăşeşte (sau scade sub) o anumită valoare. În automatizări capătă în prezent o largă răspândire releele fără contacte, în special cele cu tranzistoare (triggere).

4. Elementele de execuţie reprezintă partea prin care dispozitivul de automatizare acţionează asupra instalaţiei tehnologice.

Deschiderea sau închiderea unui ventil (dintr-o conductă) a unui întrerupător într-o reţea electrică, deplasarea cursorului unui reostat în circuitul de excitare al unui generator sincron etc., sunt tot atâtea moduri de întreţinere într-un proces sau instalaţie tehnologică.

Un element de execuţie este format din:- un organ de execuţie (ventile, întrerupător, clapetă, reostat etc.);- un motor de execuţie (numit uneori şi servomotor) al organului de execuţie.Organul de execuţie face parte integrantă din instalaţia tehnologică, însă motorul de execuţie

trebuie prevăzut obligatoriu în cazul introducerii automatizării. În funcţie de agregatul motor folosit, elementele de execuţie pot fi: electrice, pneumatice, hidraulice şi mixte.

4.1. Regulatoarele sunt acele elemente de automatizare la intrarea căreia se aplică o mărime numită numită eroare (sau abatere) şi la a cărei ieşire rezultă mărimea de comandă care determină acţionarea elementului de execuţie.

Regulatorul este elementul principal al unui sistem de reglare automată. Măsurarea erorii (sau abaterii) care reprezintă diferenţa dintre valoarea mărimii controlate de regulator şi valoarea prescrisă (dinainte stabilită) a acesteia, se realizează cu ajutorul unor traductoare şi elemente de comparaţie.

Prin însăşi construcţia regulatorului se asigură o asemenea dependenţă între mărimea de comandă şi eroare, încât ca urmare a acţiunii elementului de execuţie comandat de regulator, să se obţină fie anularea abaterii, fie menţinerea acesteia între limitele dinainte stabilite.

Cu toate că există o mare varietate de tipuri de regulatoare, orice regulator conţine următoarele elemente componente:

- elementul de reacţie, care primeşte la intrare mărimea de comandă şi furnizează la ieşire o mărime de reacţie;- elementul de comparaţie, care efectuează continuu compararea abaterii cu mărimea de reacţie;- amplificatorul, care amplifică mărimea ieşită din elementul de comparare.În funcţie de agentul purtător de semnal regulatoarele pot fi: electronice, electromagnetice,

hidraulice, pneumatice. În funcţie de sursa de energie deosebim: regulatoare directe şi regulatoare indirecte.

Schema bloc a unui regulator

- eroare (abatere)xc – mărimea de comandă

- 99 -

xr – mărime de reacţie

4.2. Semnalizarea poate fi:- de poziţie;- de prevenire;- de avarie.

- Semnalizarea de poziţie reproduce în punctul central de supraveghere (camera de comandă) poziţia unor agregate care sunt comandate manual sau automat. Cea mai simplă semnalizare a poziţiei se realizează cu lămpi;

- Semnalizarea de prevenire are rol de a atrage atenţia că un anumit proces nu s desfăşoară normal şi că trebuie luate măsuri urgente „de prevenire” a unei defecţiuni tehnice (avarii). Semnalizarea de prevenire se realizează optic prin aprinderea unei lămpi şi acustic printr-o sonerie. Semnalizarea de prevenire face parte integrantă din sistemul de control automat, al parametrilor.

- Semnalizarea de avarie informează asupra producerii unor defecţiuni în instalaţia tehnologică, care au contribuit la oprirea parţială sau totală a procesului tehnologic de producţie.

În general, semnalizarea de avarie se realizează printr-una sau mai multe lămpi care pâlpâie (ard intermitent) şi printr-un semnal acustic special de hupă (claxon).4.3. Înregistratoarele sunt elemente pentru înregistrarea pe hârtie a datelor măsurate.

Înregistrarea poate fi continuă sau discontinuă. Aparatele cu înregistrare continuă sunt construite cu diagramă rulantă sau cu diagramă circulară.

− înregistratoarele cu diagramă rulantă funcţionează pe principiul aparatelor electrice obişnuite (ampermetre, voltmetre etc.) sau, mai frecvent, pe principiul sistemelor de măsurare închise (compensatoare automate), având însă acul indicator prevăzut cu peniţă. În faţa peniţei, perpendicular pe direcţia de mişcare a acesteia, se deplasează cu viteză constantă o bandă (diagramă) de hârtie pe care se înregistrează variaţia în timp a mărimii măsurate.

− înregistratoarele cu diagramă rotativă (circulară) folosesc o hârtie de formă circulară plasată pe un disc pe care se roteşte peniţa cu acul indicator al aparatului de măsurat deplasându-se pe raze curbilinii de la centru spre periferie.

Diagrama circulară se schimbă la o rotaţie completă, de exemplu la fiecare 24 ore.Peniţa cu cerneală purtată de acul indicator al aparatului se deplasează dealungul razelor, ceea

ce la rotirea diagramei are ca efect obţinerea unei curbe continue, practic închisă.− înregistrarea discontinuă (prin puncte) se aplică la înregistrarea mărimilor din proces

numite “lente”, la care nu există variaţii bruşte între două valori succesive înregistrate.

III. REGLAREA AUTOMATĂ A PARAMETRILOR INSTALAŢIILOR TERMOTEHNICEAutomatizarea regimului de funcţionare a instalaţiilor termotehnologice asigură atât reglarea

regimului termic, cât şi reglarea circulaţiei fluidelor şi combustibililor. Reglarea regimurilor de funcţionare se realizează cu ajutorul buclelor de reglare.

Schema bloc a unei bucle de reglare

1 – regulator 2 – element execuţie3 – procesul 4 – traductorulD – element comparatorR – regulatorC – convertor

- 100 -

E – element de execuţieP – procesulT – traductorA – adaptor

În cazul procesului P se realizează reglarea unui parametru tehnologic măsurat de traductorul T şi comparat cu valoarea R, prescrisă în regulatorul care în funcţie de abaterea existentă între cele două măsuri (mărimea naturală şi cea reglată) dă comandă elementului de execuţie E pentru anularea abaterii. Regulatorul acţionează numai atât cât abaterea între cele două valori (cea prescrisă şi cea măsurată) este diferită de zero.

Când este necesar, după traductor s4e montează un adaptor A care asigură convertirea mărimii de ieşire a traductorului într-o mărime din gama de variaţie a sistemului unificat conform variaţiei cerute de intrarea regulatorului. În aceste cazuri variaţia mărimii de ieşire a regulatorului nu coincide cu variaţia necesară elementului de execuţie şi ca urmare se folosesc convertoarele C, care asigură adaptarea semnalului unificat electric de la o gamă la alta, sau la o gamă a sistemului unificat pneumatic.

Schema reglării automate a unui cazan

1 – sistem fierbător2 – supraîncălzitor3 – economizor4 – preîncălzitorul de aer5 – exaustor – coş

Prin conducerea automată a funcţionării unui cazan de abur sau apă fierbinte se înţelege realizarea, cu ajutorul uni sistem de aparate şi mecanisme, a pornirii, funcţionării şi opririi acestuia, fără intervenţia omului. Este suficient să se dea comanda de pornire a cazanului, apăsând în acest scop pe un buton de la panoul de comandă, pentru ca să se execute automat, fără intervenţia fochistului o serie de operaţii pentru aprinderea focului, şi apoi pentru producerea şi furnizarea de abur, în cantitatea, la presiunea şi temperatura necesară.

În conducerea manuală a cazanului fochistul citeşte aparatele de măsurat, care arată indicii de funcţionare ai cazanului şi intervine la dispozitivele de execuţie: robinete, clape, contactoare electrice, pentru a regla, respectiv a corecta şi a menţine parametri funcţionali ai cazanului şi ai echipamentelor lui auxiliare în limitele prevăzute de instrucţiunile de exploatare. De exemplu: dacă presiunea în cazan scade înseamnă că cererea de abur a crescut şi fochistul intensifică arderea, acţionând organele de execuţie pentru a spori cantitatea de aer şi combustibil, a mări tirajul şi în felul acesta, mărind producţia de abur, restabileşte presiunea în cazan.

În cazul când operaţia de reglare a funcţionării cazanului este încredinţată instalaţiei de reglare şi protecţie automată, se măreşte siguranţa şi economicitatea funcţionării cazanului, deoarece instalaţia de automatizare urmăreşte mai strict şi mai sigur procesul de producere a aburului în cazan.

Operaţiile de reglare sunt executate de aparate complexe numite regulatoare. Regulatorul face aceleaşi operaţii pe care le face omul:

− sesizează valoarea mărimii de reglat (de exemplu: presiunea);− compară valoarea sesizată cu valoarea stabilită de instrucţiunile de serviciu şi constată o

abatere;

- 101 -

− variază valoarea unei alte mărimi numită mărimea de execuţie care, modificată, acţionează schimbând valoarea mărimii măsurată la nivelul cerut de instrucţiuni, în raport cu abaterea constatată;

− controlează rezultatul acţiunii şi reia operaţia de modificare dacă noua valoare măsurată nu este egală cu aceea stabilită de instrucţiunile de serviciu.

Astfel, în raport cu variaţia presiunii aburului, care este strâns legată de variaţia debitului cazanului, trebuie reglată:

− arderea, respectiv aparatul de combustibil şi aer, tirajul în focar, calitatea arderii, adică conţinutul de CO2;

− alimentarea cu apă, respectiv debitul de apă şi nivelul acestuia în tambur;− temperatura aburului supraîncălzit, care variază cu debitul cazanului.Pentru a îndeplini funcţiile arătate regulatorul dispune de o serie de aparate capabile să

îndeplinească operaţiile de mai sus.Aceste aparate numite elementele funcţionale ale regulatorului sunt:− sesizorul de măsurare;− traductorul;− comutatorul pilot;− servomotorul;− elementul de execuţie.Toate elementele lucrează în cadrul unui program în care este fixată succesiunea operaţiilor şi

care conţine următoarele: măsurare – comparare – amplificare – comandă – execuţie.Fiecare regulator acţionează separat pentru fiecare mărime reglată.

Protecţia automată a cazanuluiÎn timpul funcţionării cazanului pot fi făcute manevre greşite ale personalului de exploatare, se

pot ivi defecte ale utilajelor sau pot apărea acţionări greşite ale instalaţiei de reglare automată evitate avariile, cu ajutorul unor instalaţii de protecţie şi blocaj.

De asemenea, personalul de exploatare, este informat permanent prin semnalizări acustice sau optice despre unele abateri ale parametrilor, pentru a putea lua măsurile necesare.

În cazurile menţionate pentru a putea reduce sarcina sau chiar a opri cazanul, acesta dispune de o serie de aparate de protecţie, care au ca scop să sesizeze apariţia funcţionării necorespunzătoare a unor elemente ale cazanului şi să intervină automat la aplicarea măsurilor necesare.

Instalaţia de protecţie automată a cazanului permite reducerea sarcinii, oprirea imediată şi restabilirea regimului normal de funcţionare după eliminarea cauzei care a produs primele două acţiuni.

Cazurile în care are loc oprirea automată a cazanului sunt de regulă, următoarele:− creşterea presiunii aburului peste limita admisă;− creşterea nivelului apei în tambur peste limita superioară marcată pe sticla de nivel, sau sub limita inferioară;− scăderea presiunii de alimentare a gazelor combustibile, când există pericolul întoarcerii flăcării, respectiv scăderea presiunii de alimentare a păcurii;− ieşirea din funcţiune a exaustoarelor de gaze de ardere sau ventilatoarelor de aer;− lipsa de tensiune electrică, dacă aceasta durează mai mult de 3-4 secunde, sau căderea sub limită;− creşterea peste limită a presiunii în focar din cauza spargerii unor ţevi în focar şi dacă durează peste 60 secunde.

Schema protecţiilor unui cazan de abur

- 102 -

- p – presiunea- H – nivelul de apă- VG – ventilatorul de gaze- VA – ventilatorul de aer- U – tensiunea electrică- H – depresiunea în focar

Protecţia acţionează prin relee, care prin închiderea unor contacte acţionează asupra unor elemente de execuţie necesare operaţiei.

Sunt cazuri când respectarea succesiunii unor operaţii în conducerea unei instalaţii de cazan duce la avarii. Pentru a se împiedica efectuarea acestora de către personalul de exploatare direct sau de către instalaţia de automatizare, se folosesc dispozitive de blocare.

Blocarea se poate face mecanic sau electric.Astfel de blocări, sunt:− blocarea pornirii ventilatorului de aer înaintea pornirii exaustorului de gaze;− blocarea deschiderii robinetului principal de combustibil dacă robinetele pe arzătoare nu sunt închise;− blocarea aprinderii combustibilului la arzătoare circa 10 minute, până când nu s-a făcut, în tot acest interval, ventilarea focarului, respectiv au fost pornite exaustoarele de gaze şi ventilatoarele de aer.În timpul funcţionării instalaţiei de cazan, personalul de exploatare este informat la panoul de

comandă al cazanului prin casete de semnalizare optică sau hupe de semnalizare acustică, despre apariţia unor abateri ale parametrilor supravegheaţi sau despre producerea unor avarii.

Semnalizările optice sunt de trei feluri:− de avarie, care arată declanşarea unor instalaţii auxiliare sau oprirea cazanului;− de prevenire, care indică o depăşire a unui parametru;− de poziţie, care indică poziţia unor agregate, care sunt comandate manual sau automat.Semnalizarea acustică se realizează prin sonerii şi hupe.

- 103 -

RECAPITULAREA MATERIEI PREDATE

1. Discuţii libere:

− Instalaţii de alimentare a cazanelor cu combustibil lichid, solid, gazos;

− Arzătoare folosite la instalaţiile de cazane;

− Suprafeţele de încălzire ale cazanului: economizor, vaporizator, supraîncălzitor,

preîncălzitor de aer;

− Înzidirea şi scheletul metalic al cazanului;

− Instalaţii de alimentare cu apă a cazanului;

− Armăturile cazanului;

− Aparate de măsură, control şi automatizare ale cazanului.

2. Testare şi verificarea cunoştinţelor.

- 104 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT – SIDEX CAZANE RECUPERATOARE ISUC 1, 2 - UCC

− Armăturile cazanului;

− Aparate de măsură şi control;

− Aparate pentru instalaţiile de automatizare;

− Reglarea automată a parametrilor cazanului.

- 105 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT – SIDEXCENTRALA TERMICĂ GRUP CANTINE

− Armăturile cazanului;

− Aparatele de măsură şi control

− Aparatele pentru instalaţii de automatizare;

− Reglarea automată a parametrilor cazanului.

- 106 -

MODULUL NR.4

COMBUSTIBILI

COMBUSTIBILII ŞI ARDEREA. CLASIFICARECOMPOZIŢIA ŞI PROPRIETĂŢILE COMBUSTIBILILOR

I. CLASIFICARE – vezi lecţia nr. 14

II. COMPOZIŢIA COMBUSTIBILILOR – vezi lecţia nr. 14

III. PROPRIETĂŢILE COMBUSTIBILILOR

1. Combustibilii solizi (naturali şi artificiali)

1.1. Lemnul deşi a fost primul combustibil folosit de om pentru obţinerea materialelor şi aliajelor totuşi are o utilizare limitată datorită următoarelor dezavantaje:

− putere calorifică mică (8370 – 20500 kj/kg);− preţ de cost ridicat;− umiditate mare (30-50%).

1.2. Cărbunii fosiliUtilizarea cărbunilor în procesele de ardere s-a extins mult şi constituie unul din combustibilii

de bază în producerea energiei electrice şi termice.Cărbunii s-au format din cantităţi mari de resturi vegetale descompuse în pământ perioadă

foarte îndelungată de timp.Cu cât procesul de formare a avut loc într-o eră geologică mai îndepărtată, cu atât calitatea

cărbunelui este mai bună, cu atât creşte conţinutul în carbon, puterea calorifică, intensitatea culorii şi a luciului şi scade umiditatea.

Principalii cărbuni naturali sunt: antracitul, huila, lignitul, cărbunele brun, turba.

1.2.1. Antracitul este cărbunele de cea mai veche formaţiune şi este folosit îndeosebi în industria siderurgică ca înlocuitor al cocsului.

1.2.2. Huila este cel mai important combustibil natural pentru industria siderurgică. Huila constituie principala materie primă din care se fabrică: cocsul, gazul de gazogen, gazul de furnal, gazul de cocsare. Are puterea calorifică de 13.000 kj/kg (sau 3100 kcal/kg).

1.2.3 Lignitul este ars în cazan sub formă de bulgări, pe grătar sau sub formă de praf, după ce este măcinat.

Puterea calorifică variază între 6300 – 14700 kj/kg sau (1500-3500 kcal/kg). Deoarece cărbunii conţin multe materii minerale şi umiditate de zăcământ, arderea lor în formă brută prezintă dificultăţi. Dacă se elimină în măsură mai mare sterilul şi umiditatea, arderea poate avea loc mai uşor, chiar pe grătare.

1.2.4. Cărbunii bruni sunt mai vechi decât lignitul, au o culoare brună închisă şi sunt mai rezistenţi la sfărâmare. Ei au pierdut complet aspectul lemnului din care au provenit şi se apropie de acela al pietrei. Puterea calorifică variază după vechime şi impurităţi, între 12600 – 23900 kj/kg (sau 3500 – 5700 kcal/kg).

- 107 -

În ţara noastră cărbunii bruni se găsesc în Valea Jiului, la Codlea şi Ţebea, la Şorecari şi Comăneşti. Calitatea lor variază de la o mină la alta.

2. Combustibili lichizi

2.1. Ţiţeiul este un produs natural care se obţine prin extragerea de zăcăminte aflate la diferite adâncimi în pământ. Ţiţeiul extras nu se foloseşte drept combustibil. El se prelucrează în rafinăriile de petrol şi se obţin diferite produse prin distilare termică sau cracare.

Dintre aceste produse păcura se foloseşte la arderea în cazanele de abur.

2.2. Păcura este un produs lichid vâscos, de culoare neagră, lucioasă cu un miros caracteristic. Pentru a fi transportată pe conducte şi pentru a fi arsă, în aparate de ardere, păcura trebuie încălzită.

În acest fel, devine mai puţin vâscoasă şi poate curge. Pentru a fi bine pulverizată se încălzeşte la 110 – 130ºC.

Puterea calorifică este de 39800 – 41800 kj/kg (sau 9500 – 10000 kcal/kg).

2.3. Motorina este tot un produs de distilare al ţiţeiului. Este mai puţin vâscoasă decât păcura, curge chiar la temperaturi sub zero grade, are o culoare brună cu un luciu albastru – verde şi o putere calorifică de maximum 41800 kj/kg (sau 10000 kcal/kg). Este folosită la unele cazane speciale.

2.4. Combustibil special de calorifer este un amestec de păcură şi petrol lampant. Are o culoare neagră şi este puţin vâscos chiar la temperaturi sub zero grade. Se foloseşte la cazanele pentru încălzire centrală.

3. Combustibili gazoşi

3.1. Gazul natural, extras din zăcăminte cu ajutorul sondelor, este un combustibil format din metan în proporţie de peste 98%, restul de 2% fiind hidrogen, oxigen şi azot. Puterea calorifică a gazului natural este de cca. 35600 kj/Nm3). Gazul natural este ars în focarele cazanelor.

3.2. La extragerea ţiţeiului, la sonde, şi la prelucrarea ţiţeiului în rafinării, se obţin gazele combustibile care conţin hidrocarburi cu puteri calorifice mari (propan, butan, etan). Aceste gaze au puterea calorifică peste 37700 kj/Nm3 (sau 9000 kcal/Nm3).

3.3. Gazul de furnal. Gazele de ardere care se obţin în furnale, la producerea fontei, conţin şi elemente combustibile şi anume cca. 25% CO şi 1% H2).

Puterea calorifică este 3800 – 4200 kj/Nm3 (sau 900 – 1000 kcal/Nm3). Oxidul de carbon fiind otrăvitor, folosirea gazului de furnal trebuie făcută cu grijă.

Gazul de furnal este ars în focarele cazanelor, în combinatele siderurgice din ţară, inclusiv la ISPAT – SIDEX, la cazanele de suflante.

3.4. Gazul de cocserieGazele rezultate de procesul de obţinere a cocsului, după ce sunt curăţate de gudron (produs

lichefiat degajat de cărbunii naturali în timpul încălzirii) formează un gaz artificial numit gaz de cocserie. Astfel prin cocsificarea unei tone de cărbune se obţin: 475 kg cocs 40 – 50 kg de gudron şi uleiuri uşoare, 300.400 Nm3 de gaz combustibil.

Puterea calorifică a gazului de cocserie este 16400 kj/Nm3 (sau 3917 kcal/Nm3).

IV. AVANTAJE, DEZAVANTAJE ALE COMBUSTIBILILOR4.1. De menţionat că, folosirea gazelor naturale prezintă următoarele avantaje:− sunt economice şi uşor de transportat (prin conducte);− ard fără fum şi nu lasă cenuşă sau alte reziduri;− flacăra lor poate avea diferite calităţi fizice sau chimice, după necesitate;− permit conducerea uşoară şi precisă a arderii;

- 108 -

− se aprinde şi sting uşor;− alimentarea cu gaze se face direct de la conductele de distribuţie şi nu necesită rezervoare pentru depozitare;− pentru ardere este necesar un exces de aer minim. Iar combustia realizată este completă;− oferă posibilitatea preîncălzirii gazului (neexistând pericol de aprindere spontană sau de descompunere) şi aerului de combustie.În conformitate cu normativele de gaze în sistemele de alimentare cu gaze compuse din

sistemul de distribuţie şi instalaţiile de utilizare se folosesc următoarele trepte de presiune (exprimate în suprapresiuni):

− presiune înaltă: peste 6 bar ( 6 kgf/cm2);− presiune medie: 2 – 6 bar;− presiune redusă: 0,2 - 2 bar;− presiune intermediară: 0,005 – 0,2 bar (500 – 2000 mmH2O);− presiune joasă 0,05 = 50 mbar (500 mm H2O).

4.2. Avantajele combustibililor lichizi:− puterea calorifică ridicată;− cenuşă neglijabilă;− reglarea automată uşoară a debitului;− punerea rapidă în funcţiune a instalaţiilor care folosesc aceşti combustibili.

4.3. Dezavantajele combustibililor lichizi:− risc de incendiu şi explozie;− amestec imperfect cu aerul necesar arderii, care cauzează o ardere incompletă;− formarea depunerilor pe conducte.

4.4. Dezavantajele combustibililor solizi:− reglarea aerului de ardere mai dificil decât în cazul combustibililor lichizi şi gazoşi;− formarea zgurii aderente, care este greu de înlăturat;− pierderea combustibilului prin grătare;− acţiunea chimică dăunătoare a cenuşii;− producerea de praf (cenuşă fină);− arderea incompletă şi degajarea de oxid de carbon;− pierderi prin degajare de materii volatile;− îngheţarea combustibilului pe timp friguros, ceea ce duce la o manevrare dificilă.

ARDEREA COMBUSTIBILILORCLASIFICAREA ARDERILOR. CONDIŢII IMPUSE ARDERII

CARACTERISTICILE PROCESULUI DE ARDERE

I. GENERALITĂŢIArderea combustibilului reprezintă o reacţie chimică intensă de combinare a părţilor

combustibile (carbon, hidrogen, sulf) cu oxigenul din aer şi în urma căruia se dezvoltă căldură şi se emite lumină (flacără).

Arderea este în esenţă, oxidarea violentă a carbonului sau hidrogenului din combustibil. Oxigenul necesar acestei oxidări este luat, în genere, din aerul atmosferic.

Numai pentru uzuri speciale (sudura cu acetilenă) arderea se face cu oxigen pur. Fenomenul se împarte în două faze principale:

1. În prima fază au loc procese care consumă căldură (endotermice):− încălzirea combustibilului;

- 109 -

− formarea de noi compuşi chimici din elementele componente ale combustibilului;− transformări fizice (topire, vaporizare).Prima fază se termină când combustibilul este gazuificat.

2. În faza a doua se petrec fenomenele care produc căldură (exotermice), fenomenele de ardere propriu-zisă: oxidarea completă a elementelor componente, în genere, formarea bioxidului de carbon şi a apei din arderea carbonului şi hidrogenului.

Procesul arderii se poate declanşa în mod spontan (autoaprindere) sau să înceapă sub acţiunea unui impuls termic exterior (aprindere forţată).

Aprinderea unui combustibil are loc dacă aerul sau oxigenul cu care vine în contact la o anumită temperatură de aprindere, dă naştere la apariţia unei flăcări. Această flacără se datorează arderii volatilelor (hidrocarburi) care se degajă din masa de combustibil prin încălzire locală.

Capacitatea de aprindere şi ardere a unui combustibil depinde de următorii factori:− suprafaţa de contact dintre combustibil şi aer;− presiunea parţială a oxigenului din aer;− temperatura locală a combustibilului sau aerului.Pentru oxidarea completă a elementelor ce constituie combustibilul, trebuie ca fiecare moleculă

de substanţă combustibilă să vină în contact direct, să se ciocnească, cu moleculele de oxigen necesare arderii.

Este prin urmare, necesar să se facă un amestec intim între combustibil şi oxigenul din aer. Un amestec perfect este posibil numai cu un combustibil transformat în prealabil în gaz sau vapori (gaze combustibile sau vapori de benzină, de exemplu). Un amestec foarte bun se poate realiza cu combustibilii lichizi prin pulverizarea acestora. Pentru cărbuni, un amestec destul de intim se poate realiza prin măcinarea cărbunelului în mori şi pulverizarea prafului de cărbune în focare, prin injectori speciali.

Pentru combustibilii folosiţi de obicei la cazane, temperatura la care începe arderea este următoarea:

− lemnul uscat: 220-300ºC;− păcura;− gazele naturale (metan) 650ºC.Sub nivelul acestor temperaturi combustibilii nu se aprind şi focul nu se menţine, se stinge.

Aprinderea combustibililor se face cu ajutorul unei surse exterioare de căldură, dar odată aprinşi aceştia prin ardere, cedează căldură, astfel că procesul de ardere se întreţine de la sine.

Deci, în procesul de ardere elementele componente: carbon (C), hidrogen (H2), sulf (S) se combină cu oxigenul din aer.

Aerul atmosferic este un amestec de gaze, dintre care cele mai importante sunt oxigenul şi azotul. Se poate spune că, în mod practic, aerul conţine 21% (în volum) oxigen şi 79% (în volum) azot. Azotul nu participă la procesul de ardere a combustibililor.

Din arderea elementelor combustibile rezultă căldură, folosită la producerea energiei termice sub formă de abur sau apă fierbinte.

II. CLASIFICAREA ARDERILOR2.1. După caracterul reacţiei de ardere, deosebim:− ardere completă, în care combustibilul este ars în întregime;− ardere incompletă, în care combustibilul este ars parţial;− ardere fără flacără (catalitică) care are loc pe suprafeţe refractare poroase incandescent. Este o ardere rapidă completă şi realizează temperaturi mari;− ardere normală;− ardere motoare, în spaţii închise, sub volum dirijat.

2.2. După viteza de reacţie (de combinare) deosebim:− arderi normale, însoţite întotdeauna de flacără;− arderi lente, cu viteză de propagare a flăcării mică (până la 1 m/s);

- 110 -

− arderi rapide (detonaţii) cu viteze de propagare foarte mari (până la 4 km/s).

III. CONDIŢII IMPUSE ARDERIIPentru a se produce şi a se putea desfăşura procesul de ardere trebuie îndeplinite următoarele

condiţii principale:− existenţa oxigenului necesar arderii;− existenţa combustibilului pentru ardere;− existenţa unei surse exterioare de căldură pentru încălzirea combustibilului şi a aerului de ardere până la temperatura de aprindere a primilor compuşi uşor volatili;− existenţa unei temperaturi iniţiale, dezvoltată de arderea primilor compuşi volatili, suficientă pentru aprinderea întregului combustibil;− existenţa condiţiilor de combinare a carbonului şi hidrogenului de combustibil cu oxigenul de aer.

IV. CARACTERISTICILE PROCESULUI DE ARDERE4.1. Temperatura de aprindere – este temperatura până la care trebuie încălzit un combustibil

pentru ca el să înceapă să ardă.Temperatura de aprindere este întotdeauna mai mică decât temperatura de ardere.Temperatura de inflamabilitate este temperatura la care trebuie încălzit un combustibil lichid

pentru ca la suprafaţa lui liberă să se formeze un amestec, care să se aprindă imediat (exploziv) în prezenţa unei surse externe.

Temperatura de inflamabilitate este întotdeauna mai mică decât temperatura de aprindere. Temperatura de aprindere depinde nu numai de proprietăţile combustibilului dar şi de o serie de condiţii externe din care, compoziţia amestecului combustibil (în cazul combustibilului gazos), presiune, prezenţa gazelor inerte în amestec, prezenţa catalizatorilor etc.

4.2. Arderea propriu-zisăDupă atingerea temperaturii de aprindere începe arderea.La combustibilii gazoşi ard direct părţile combustibile: hidrogenul (H2), metanul (CH4), etilenul

(C2H4), oxidul de carbon (CO) etc. Combustibilii lichizi, fin pulverizaţi în focare, se vaporizează rezultând vapori de hidrocarburi grele, care la temperatura din focar se descompun în hidrogen, hidrocarburi uşoare şi carbon. Acestea ard ca şi în cazul combustibililor gazoşi, în fracţiuni de secundă.

Arderea combustibililor solizi este mai complexă şi cuprinde trei faze principale:− încălzirea şi uscarea (evaporarea umidităţii) combustibilului;− distilarea uscată adică degajarea materiilor volatile combustibile şi arderea acestor substanţe gazoase (CO, H2, CH4 – metanul, C2H4 – etilenul);− arderea cărbunelui rămas după degajarea materiilor volatile (cărbune fix sau cocs).Această ardere se desfăşoară mult mai încet decât arderea materiilor volatile.

4.3. Temperatura de ardereTemperatura ce se obţine la arderea combustibilului depinde de condiţiile de ardere şi de

schimbul de căldură.Deosebit următoarele temperaturi de ardere:− temperatura calorimetrică;− temperatura teoretică;− temperatura reală.

4.3.1. Temperatura calorimetrică reprezintă temperatura obţinută atunci când întreaga căldură se consumă pentru încălzirea produselor de ardere şi pentru arderea lor totală.

4.3.2. Temperatura teoretică de ardere a combustibilului este temperatura gazelor de ardere, în ipoteza funcţionării fără pierderi (chimice şi mecanice) de căldură şi corespunde unei arderi adiabotice (fără schimb de căldură cu mediul exterior).

- 111 -

4.3.3. Temperatura reală de ardere este temperatura medie din focar, indicată de aparatura de măsură din instalaţie.

4.4. Viteza de ardere (viteza de propagare a flăcării). Viteza de ardere este viteza cu care se propagă arderea în masa combustibilului încălzit, în contact cu oxigenul din aer şi se măsoară în m/s.

Viteza de propagare a flăcării diferă de la combustibil la combustibil şi depinde de următorii factori:

− temperatura de aprindere;− căldura specifică a amestecului de ardere;− propoziţia gazelor în amestec;− temperatura de preîncălzire;− presiunea amestecului combustibil.La combustibilii solizi, viteza de propagare a arderii este foarte redusă, pentru acest motiv

trebuie să i se dea combustibilului timpul şi spaţiul necesar pentru a-şi desfăşura arderea şi a evita ca părţi din el să rămână nearse. La combustibilii gazoşi sau la combustibilii lichizi pulverizaţi, viteza de propagare a arderii este mult mai mare decât la combustibilii solizi.

În cazul combustibililor gazoşii se foloseşte noţiunea de viteză liniară de ardere când este vorba de ieşirea printr-un orificiu a combustibilului.

Dacă viteza de ieşire a gazului este cu mult mai mare decât viteza liniară de ardere, flacăra devine instabilă şi chiar dispare. Astfel, flacăra poate să dispară din cauză că prereacţiile din faţa frontului ei nu mai pot avea loc (deoarece temperatura de ardere scade din cauza cantităţii prea mari de aer).

4.5. Flacăra se datorează în principal arderii substanţelor volatile conţinute de combustibili. Flacăra obţinută este cu atât mai mare cu cât conţinutul de substanţe volatile este mai mare. Luminozitatea flăcării este condiţionată, de prezenţa hidrocarburilor, care prin ardere se descompun în carbon şi hidrogen.

Combustibilul solid (antracitul, mangalul) conţin o cantitate mică de substanţe volatile, ard fără flacără deoarece arderea are loc la suprafaţa bucăţilor de combustibil, cu formarea bioxidului de carbon (CO2).

Arderea combustibilului se poate face în două moduri:− arderea cu flacără conică;− ardere cu flacără în straturi.Combustibilii gazoşi ard cu flacără conică. La partea interioară a flăcării, la bază are loc numai

o ardere incompletă.Completarea arderii se desfăşoară numai după amestecarea gazului cu aerul înconjurător, în

straturile exterioare ale jetului de gaz. Dacă gazul este amestecat cu o parte sau cu tot aerul necesar arderii înainte de a începe să ardă, atunci acest aer din amestec se numeşte aer primar.

Arderea amestecului are loc cu o flacără scurtă şi de culoare în general albastră. Dacă gazul este aprins imediat la ieşirea din conductă, adică la orificiul (duza) prin care iese din conductă, arderea are loc pe suprafaţa jetului de gaz care vine în contact cu aerul, şi care conturează o flacără lungă, de culoare galbenă, numită flacără luminoasă.

În interiorul flăcării albastre şi pe suprafaţa flăcării luminoase temperaturile sunt mult mai mari decât temperatura de aprindere a gazului combustibil.

În practică, datorită faptului că flacăra loveşte suprafeţele reci (zidărie, produse etc.) aceste temperaturi scad. Astfel, în cazul flăcării albastre, începe să se formeze oxid de carbon, iar în cazul flăcării luminoase are loc depunerea de particule de carbon nears (funingine, negreală) pe suprafaţa rece. Aceleaşi procese au loc şi când arderea se face cu aer mai puţin decât cel strict necesar, adică cu lipsă de aer.

4.6. Arderea catalitică, este arderea fără flacără. În acest caz, gazul combustibil amestecat cu aerul în proporţia necesară arderii, la ieşirea din arzător este trecut printr-o placă poroasă, rezistentă la

- 112 -

temperaturi înalte. Dacă se aprinde gazul, care la început iese prin placa poroasă se va observa că acesta arde cu flacără. Pe parcurs ce placa poroasă se încălzeşte, flacăra se reduce până la dispoziţia totală. Deşi flacăra a dispărut, arderea continuă în interiorul plăcii poroase într-un strat foarte subţire paralel cu faţa liberă a plăcii poroase. Practic există o flacără şi în acest caz, dar este atât de mică încât nu poate fi observată.

Placa poroasă ajungând la temperaturi ridicate are un puternic efect catalitic (provocând o descompunere rapidă a hidrocarburilor). În astfel de cazuri de instalaţii cu ardere fără flacără s-au obţinut temperaturi până la 2000ºC. arderea catalitică fără flacără se poate obţine numai cu combustibil gazos.

4.7. Limită de amestec este limita la care se poate propaga arderea, adică, un mic volum de gaz dintr-un amestec de gaz-aer, care a fost aprins nu poate propaga arderea mai departe dacă nu poate da atâta căldură cât este necesară pentru a aduce la o temperatură mai mare sau cel puţin egală cu temperatura de aprindere gazul din imediata lui vecinătate.

Limita de amestec poate fi:− Limită minimă de amestec atunci când în amestecul gazos combustibil-aer se află prea

puţin gaz, adică în amestecul de gaz-aer se află o proporţie prea mică de gaz şi arderea nu poate continua. Se exprimă în procente de volum (%);

− Limită maximă de amestec atunci când în amestecul de gaz combustibil-aer sau de gaz combustibil-oxigen se găseşte prea mult gaz, adică în gaz se găseşte prea puţin oxigen şi arderea nu poate continua. Se exprimă în procente de volum (%). Limita de amestec depinde de temperatură şi de presiunea din spaţiul de ardere.

4.7. Inflamabilitatea combustibililorPentru aprinderea amestecului combustibil este necesară, o anumită concentraţie a

combustibilului gazos în amestecul respectiv. În afara anumitor limite, amestecul combustibil nu se aprinde. Amestecul combustibil devine inflamabil în momentul în care aprinderea lui într-un anumit punct are loc în urma amorsării prin ridicarea temperaturii sale la o valoare mai mare sau egală cu temperatura de aprindere în aer.

Inflamabilitatea combustibililor este caracterizată de limitele cantităţii de combustibil în amestecul de ardere (combustibil – aer sau combustibil – oxigen). Limitele de inflamabilitate cresc, cu temperatura pe care o are amestecul de ardere în momentul când primeşte într-un anumit punct o cantitate de căldură din exterior şi care ridică valoarea temperaturii în punctul respectiv peste temperatura de aprindere.

Când temperatura amestecului combustibil depăşeşte 700ºC, arderea combustibilului se desfăşoară indiferent de concentraţia sa în amestecul de ardere. Limitele inflamabilitate ale combustibililor cresc şi prin mărirea concentraţiei în oxigen a amestecului de ardere, fiind maxime la arderea combustibilului cu oxigen.

Pentru gaz metan limitele de inflamabilitate în oxigen sunt de minimum 5% şi de maximum 60% în amestecul de ardere.

ARDEREA COMPLETĂ. ARDEREA INCOMPLETĂPRODUSELE DE ARDERE. ENTALPIA GAZELOR DE

ARDERETEMPERATURA PUNCTULUI DE ROUĂ A GAZELOR DE

ARDERE

I. ARDEREA COMPLETĂ (perfectă) reprezintă arderea în care tot carbonul trece în bioxid de carbon, hidrogenul în apă şi sulful în bioxid de sulf.

Această ardere până la bioxid de carbon, vapori de apă şi bioxid de sulf şi cu aerul strict necesar se mai numeşte şi ardere completă teoretică sau stoichiometrică.

- 113 -

În practică arderile se apreciază în raport cu arderea completă. Arderea completă a combustibilului se obţine în cazul unei temperaturi ridicate a flăcării şi a unor pierderi de natură chimică şi mecanică, minime.

II. ARDEREA INCOMPLETĂ este arderea în care componentele principale ale combustibilului (carbon, hidrogen, sulf) nu s-au oxidat complet şi deci o parte din combustibil a rămas necesar. În general, la o ardere incompletă substanţa care rămâne nearsă este carbonul deoarece se aprinde cel mai greu şi se oxidează numai parţial sub formă de oxid de carbon. Prin arderea incompletă a carbonului se obţine oxid de carbon şi nu bioxid de carbon, cum se obţine în cazul unei arderi complete.

Arderea incompletă a combustibililor se produce când cantitatea de introdus în focar sau în arzător este necorespunzătoare şi când amestecul combustibilului cu aerul de combustibil nu se realizează perfect. Cu cât arderea este mai incompletă, cu atât pierderea de căldură este mai mare.

Pierderile procesului de ardere se pot împărţi după cauzele care le provoacă în:− ardere incompletă din motive mecanice;− ardere incompletă din motive chimice.− Arderea incompletă din motive mecanice caracterizează combustibilul solid şi se

datorează: căderii combustibilului printre barele grătarului în cenuşar, antrenării particulelor mici de combustibil prin tiraj, precum şi a includerii lor în zgura ce se formează pe grătar. Această pierdere atrage după sine o micşorare a cantităţii de căldură degajată de combustibil, deci o micşorare a puterii calorifice.

− Arderea incompletă din motive chimice se caracterizează prin apariţia în gazele de ardere a oxidului de carbon, hidrogenului, metanului sau a altor hidrocarburi, precum şi a cărbunelui amorf (funinginea).

Pierderea de căldură datorată arderii incomplete chimice este egală cu cantitatea de căldură ce s-ar obţine prin arderea substanţelor combustibile din gazele de ardere şi se manifestă ca o micşorare a puterii calorifice a combustibilului.

Conţinutul de oxid de carbon (CO) din gazele de ardere determină gradul arderii incomplete din punct de vedere chimic în detrimentul celorlalţi componenţi, deoarece participarea lor în volumul total de gaze arse este neînsemnată.

Dacă prin analiza gazelor de ardere (sau calcul) se stabileşte conţinutul în procente al unor gaze combustibile cum ar fi CO, H2, CH4 în gazele de ardere, atunci se poate calcula pierderea de căldură datorită arderii incomplete.

Normele în vigoare admit realizarea în procente de ardere a unui volum maxim de 0,1%CO în gazele de ardere. În practică s-a constatat că nivelele de oxid de carbon în gazele de ardere sunt mult mai mari.

Oxidul de carbon, pe lângă faptul că duce la pierderea unor importante cantităţi de căldură, se depune sub formă de funingine pe suprafeţele de încălzire şi formează un strat rău conducător de căldură înrăutăţind astfel transferul de căldură.

Arderea incompletă se produce şi în cazul în care se introduce în focar o cantitate prea mare de aer de combustibil. În această situaţie, particulele de combustibil se răcesc sub temperatura de aprindere şi nu mai pot arde fiind astfel evacuate la coş. Este evident faptul că, datorită răcirii focarului, eficienţa arderii este mai redusă.

III. PRODUSELE DE ARDERE sunt produsele rezultate în urma arderii combustibililor. Acestea sunt:

− gazele arse;− cenuşa;− zgura.Produsul sub formă gazoasă rezultate din ardere se elimină din focar prin coş. Tot sub formă

gazoasă se elimină şi umiditatea şi anume sub formă de vapori de apă.Partea minerală din combustibil formează cenuşa care se elimină în cenuşarul focarelor sau în

alte instalaţii special concepute. În unele focare care ard cărbunele sub formă de praf, dar mai ales pe

- 114 -

grătare, părţile minerale din combustibili se topesc, în parte, în timpul arderii formând zgura. Instalaţia de ardere trebuie astfel concepută şi conducerea focului astfel făcută încât să se evite formarea zgurii. Cu toate acestea, practic acest lucru nu poate fi evitat, chiar dacă instalaţia de ardere şi conducerea focului sunt bune, deoarece combustibilii solizi sunt foarte eterogeni, au o compoziţie variabilă, iar temperatura de înmuiere sau topire a cenuşii scade uneori sub valorile prevăzute.

Combustibilii solizi folosiţi la arderea în cazane, au, de regulă, temperaturi de topire scăzute cca. 1200ºC, de aceea este necesară o supraveghere foarte atentă a instalaţiilor de ardere în timpul exploatării.

IV. ENTALPIA GAZELOR DE ARDERE (ig) reprezintă energia termică conţinută într-un kg sau Nm3 de gaze de ardere la o temperatură şi presiune dată. Entalpia specifică a unui kg sau a uni Nm3 gaze se poate determina cu formulele:

ig = cpTg (kg/kj)sauig = CpTg (kj/Nm3)în care:

cp – căldura specifică masică medie la presiune constantă, în kj/kg . kCp – căldura specifică volumică medie la presiuneconstantă, în kg/Nm3 . kTg – temperatura gazelor, în k

V. TEMPERATURA PUNCTULUI DE ROUĂ A GAZELOR DE ARDERE – este temperatura la care încep să condenseze vaporii de apă din gazele de ardere.

Temperatura gazelor de ardere la coş nu trebuie să coboare sub temperatura punctului de rouă, spre a evita condensarea vaporilor de apă conţinuţi în gazele de ardere pe suprafeţele metalice de încălzire, ceea ce ar conduce la corodarea şi la distrugerea lor cu timpul, precum şi la înfundarea lor cu funingine şi cenuşă.

Această influenţă dăunătoare a umidităţii este deosebit de periculoasă în cazul când gazele de ardere au un conţinut ridicat de bioxid de sulf (care în amestec cu apa formează acid sulfuros), ceea ce se întâmplă la arderea combustibililor cu conţinut mare de sulf (cărbunii şi păcura).

Umiditatea gazelor de ardere (u) se calculează cu relaţia:

în care: H - cantitatea de hidrogen conţinută în cărbune, în %W – umiditatea cărbunelui, în %Vg – volumul gazelor de ardere, în Nm3/kg.

Prezenţa sulfului în combustibil ridică temperatura punctului de rouă.

- 115 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT – SIDEXCENTRALA TERMICĂ GRUP CANTINE

− Arderea combustibililor;

− Combustibilul folosit la arderea în cazan;

− Compoziţia şi proprietăţile combustibilului folosit la arderea în cazan;

− Arderea completă şi arderea incompletă;

− Care sunt produsele de ardere la arderea folosită în cazanele de la centrala grup cantine.

MODULUL NR.5- 116 -

REGIMUL CHIMIC AL CAZANELOR

GENERALITĂŢI. CONDIŢII IMPUSE DE REGIMUL CHIMIC AL CAZANELOR

NEAJUNSURI PROVOCATE DE REGIMUL CHIMIC NECORESPUNZĂTOR AL APEI

I. GENERALITĂŢI

Apa reprezintă „materia primă” pentru producerea aburului în instalaţiile de cazan. Menţinerea în permanenţă în stare curată a suprafeţelor de schimb de căldură a cazanelor de abur şi apă fierbinte este o cerinţă a unui regim chimic corect pe circuitul apă-abur-condensat, iar pe de altă parte aburul produs trebuie să îndeplinească condiţiile de puritate corespunzătoare unei funcţionări sigure şi de durată a agregatelor conform legislaţiei în vigoare.

Dat fiind problemele puse de interacţiunea metal-apă la parametri termodinamici ridicaţi la care funcţionează generatoarele de abur şi apă fierbinte şi implicaţiile acestor interacţiuni, cunoscând de asemenea că apele naturale conţin o serie de impurităţi, cu implicaţii considerabile în funcţionare au condus la necesitatea menţinerii unui regim chimic corespunzător al cazanelor prin tratarea atât a apei de alimentare cât şi a apei din cazam

II. CONDIŢIILE IMPUSE DE REGIMUL CHIMIC AL CAZANELOR sunt:- Neajunsurile provocate de regimul chimic necorespunzător al apei;- Pregătirea iniţială a suprafeţelor interioare ale cazanului;- Indicii de calitate ai apei de alimentare şi apoi din cazan;- Indicii de calitate ai aburului;- Supravegherea regimului chimic al apei la cazane

NEAJUNSURILE PROVOCATE DE REGIMUL CHIMIC NECORESPUNZĂTOR AL APEI

Dat fiind faptul că apa este unul din cei mai buni dizolvanţi, apa din natură nu este niciodată pură, ci conţine o serie de impurităţi, a căror îndepărtare reprezintă o problemă tehnică dificilă.

Aceste impurităţi conţinute de apele naturale sunt:- suspensii, formate din nisip, argilă, resturi vegetale şi animale. Aceste suspensii funcţie de

mărimea lor se depun în rezervoare sau se îndepărtează prin filtrare, iar altele, foarte fine, nu se depun şi nu sunt reţinute în filtrele obişnuite;

- substanţe solide dizolvate, constituie din săruri, din care o parte importantă revine sărurilor de calciu şi magneziu, care formează duritatea apei;

- gaze dizolvate, printre acestea reprezintă importanţă pentru exploatarea cazanelor, oxigenul şi bioxidul de carbon.

Prezenţa acestor substanţe în apă împiedică utilizarea apelor naturale la alimentarea generatoarelor de abur şi apei fierbinte datorită neajunsurilor pe care le provoacă, şi anume:

- formarea de depuneri aderente (piatră) pe suprafeţele de schimb de căldură şi nămol în tambur şi colectoarele ecranelor, care înrăutăţeşte transferul termic de la gazele fierbinţi la apă, concomitent cu creşterea consumului de combustibil;

- 117 -

- coroziuni ale suprafeţelor interioare ale cazanelor precum şi ale transferului apei de alimentare şi reţelei de recuperare condensului.

Toate acestea conduc ala varii, în ansamblu, scăderea fiabilităţii instalaţiilor termoenergetice.- impurificarea aburului, având drept urmare formarea de depuneri în ţevile

supraîncălzitoarelor, în conductele de abur, în schimbătoarele de căldură şi pe paletajul turbinelor.Având în vedere faptul că fenomenele fizico-chimice care determină formarea depunerilor şi

coroziunilor se intensifică cu creşterea temperaturii şi presiunii, exigenţele privind calitatea apei care alimentează generatoarele de abur sunt cu atât mai mari, cu cât parametrii de funcţionare ai acestora sunt mai ridicaţi.

Pentru cazanele de abur cu circulaţie multiplă, naturală sau forţată, problema calităţii apei de alimentare este esenţială, dat fiind faptul că prin concentrarea datorită evaporării, sărurile dizolvate creează condiţii pentru antrenarea unei părţi din aceasta, în aburul saturat produs, şi ca atare pun în pericol supraîncălzitorul datorită formării pe suprafeţele interioare ale ţevilor acestuia a unor depuneri care nu se elimină odată cu aburul.

Depunerile din interiorul cazanului sunt cauzate în principal de duritatea apei. Duritatea apei este formată din sărurile de calciu şi magneziu şi este de două feluri:

- duritatea temporară;- duritatea permanentă.Duritatea permanentă împreună cu cea temporară formează duritatea totală.Duritatea temporară cuprinde bicarbonaţi de calciu şi magneziu. Aceşti compuşi au

proprietatea că prin încălzire şi mai ales prin fierbere se descompun, dând naştere unor compuşi insolubili, care se depun sub formă de piatră sau nămol.

Depunerile datorate durităţii temporare se formează în părţile mai reci ale cazanului, în regiunea de intrare, a apei în cazan (în economizoare, în cazul cazanelor cu ţevi de apă sau pe ţevile de fum şi tubul de flacără în zona alimentării cu apă).

Aceste depuneri sunt de culoare albă, poroase. Pentru recunoaşterea acestor depuneri, se introduce o bucată din acestea într-un pahar şi se toarnă acid. Dacă depunerile provin din duritatea temporară, se produce o efervescenţă puternică.

Duritatea permanentă este constituită din restul şirurilor de calciu şi magneziu: sulfaţi, cloruri. Aceste săruri sunt destul de solubile în apă, astfel că depunerea lor nu este posibilă în cazul unor concentrări foarte mari. Astfel de concentrări se produc special la cazanele cu ţevi de apă, cu volum mic de apă, sau uneori în locurile cu circulaţie redusă ale cazanelor cu cutia de foc (locomotive).

Depunerile de acest fel sunt foarte compacte şi aderente şi nu produc efervescenţă în contact cu un acid. Îndepărtarea lor este destul de dificilă.

Depunerile tari pot proveni din alte impurităţi aduse în cazan de apa de alimentare. Aceste impurităţi pot fi: uleiurile, zahărul şi alte substanţe organice din fabricaţie, cu care se poate impurifica condensatul. Depunerile provocate de aceste substanţe sunt cu aspect cărbunos, sfărâmicioase, foarte periculoase, atât prin faptul că au şi caracter acid fiind corozive, cât şi prin faptul că se desprind uşor şi metalul supraîncălzit vine în contact cu apa, producându-se şocuri termice şi ţeava putând să plesnească.

Urmările depunerilor se fac simţite în:- consumul mărit de combustibil, datorat înrăutăţirii transferului termic de la gazele fierbinţi

la apă;- supraîncălzirea metalului, care determină degradarea prematură a ţevilor (arderea acestora)

sau spargerea ţevilor prin despărţirea temperaturii de rezistenţă a oţelului.Coroziunile reprezintă o grupă importantă de inconveniente care apar la cazanele de abur şi

apă fierbinte. În funcţie de locul unde apar şi cauza care se provoacă, coroziunile se prezintă diferit.Pe conducta de alimentare şi în economizor apar coroziuni provocate de oxigenul dizolvat în

apă. acest fel de coroziune se prezintă sub forma unor umflături de culoare roşiatică, sub care, dacă sun sparte, se găseşte o pulbere neagră magnetică.

- 118 -

Acţiunea de corodare este accentuată în cazul apelor saline, în special cu cloruri multe, sau al apelor tratate necorespunzător având Pit-ul sub 7 (PH-acid). În tamburul superior al cazanului coroziunile apar în jocul oglinzii apei sub formă de ciupituri, în general fără urmări grave.

Coroziuni identice deosebit de grave apar şi la cazanele neconservate în timpul stagnărilor, în locurile din care apa nu a putut fi complet evacuată.

Oxigenul dizolvat se manifestă deosebit de grav în cazul cazanelor de apă fierbinte. Datorită faptului că la aceste cazane, ţeava este plină cu apă şi oxigenul nu poate pleca, aşa cum se întâmplă la cazanele de abur, fenomenele de coroziune sunt mai accentuate. Pe interiorul ţevilor fierbătoare apar coroziuni, în special cauzate de depuneri, fie că acestea au rămas de la montaj, fie că au apărut în timpul exploatării, ca urmare a unei tratări insuficiente a apei.

Pe traseul conductelor de recuperare a condensatului se constată coroziuni datorate aburului acid (PH sub 7), ca urmare a netratării, în vederea alcalinizării, apei de alimentare.

Impurificarea aburului datoreşte antrenării de către acesta a picăturilor de apă din cazan.Antrenările de picături se produc prin:- lovituri de apă, des întâlnite la cazanele în mişcare (locomotive) sau la cele la care tamburul

nu este perfect orizontal;- picături fine, datorate variaţiei consumului de abur (la cereri mari de abur se creează o

scădere a presiunii şi apar o fierbere puternică, umplându-se cu ceaţă întregul spaţiu de abur din tambur);

- fierberea cu spumă (spumegarea) provocată de depăşirea alcalinităţii şi salinităţii apei din cazan.

Pe lângă cauzele de impurificare a aburului mai sus prezentată intervin şi unele de ordin constructiv şi funcţional, cum ar fi:

- spaţiul de abur din tambur prea mic;- sistemul de separare din tambur necorespunzător;- introducerea incorectă a apei de alimentare în tambur, care provoacă neliniştirea oglinzii apei;- funcţionarea cu un nivel prea ridicat.Aburul impurificat, prin antrenarea de picături de apă din cazan, care conţin săruri, provoacă

depuneri în ţevile supraîncălzitorului, conducând la arderea şi spargerea acestora.Depunerile din supraîncălzitor sunt formate din săruri de sodiu, care se dizolvă uşor în apă

caldă. În scopul evitării neajunsurilor menţionate este necesară respectarea regimului chimic pentru cazane de abur şi apă fierbinte impus de prescripţiile ISCIR. Prevederile acestor prescripţii se referă la:

- pregătirea iniţială a suprafeţelor interioare ale cazanului;- menţinerea indicilor apei de alimentare, apei din cazan şi aburul;- conservarea suprafeţelor interioare în timpul stagnărilor.

- 119 -

PREGĂTIREA INIŢIALĂ A SUPRAFEŢELOR INTERIOARE ALE CAZANULUI

INDICI DE CALITATE AI APEI DE ALIMENTARE ŞI AI APEI DIN CAZAN

BALANŢA APĂ-ABUR ÎNTR-O INSTALAŢIE DE CAZANEINDICI DE CALITATE AI ABURULUI ŞI CONDENSATULUI

SUPRAVEGHEREA REGIMULUI CHIMIC AL APEI LA CAZANE

I. PREGĂTIREA INIŢIALĂ A SUPRAFEŢELOR INTERIOARE ALE CAZANULUISubansamblele cazanului (tambure, colectoare) precum şi ţevile de tot felul prezintă, de la laminare şi de la prelucrările mecanice o peliculă de oxizi de fier, ţunder. La aceasta se adaugă murdărirea suprafeţelor interioare în timpul montajului, cu ţunder de la operaţiile de sudare, precum şi alte materiale folosite la montaj: uleiuri, nisip etc.

Aceste murdăriri şi degradări ale suprafeţelor metalice aflate la interiorul cazanului, prezintă un pericol pentru siguranţa în funcţionare, constituind adevărate amorse pentru procesele de coroziune şi necesită să fie înlăturate.

Înlăturarea acestor murdăriri se face printr-o spălare chimică complexă. Procedeul de spălare aplicat trebuie să cuprindă mai multe faze, care să conducă la îndepărtarea straturilor de oxizi şi a uleiurilor şi să asigure în final aşezarea unui strat protector de magnetită (oxid de fier cu proprietăţi magnetice, de culoare neagră).

În acest fel, spălarea trebuie să cuprindă următoarele faze:- Spălarea mecanică, cu apă brută, la 90º - 100ºC, cu viteză mare;- Alcalinizare, fierbere la presiunea atmosferică cu sodă, detergenţi, fosfat;- Decapare, dizolvarea oxizilor cu ajutorul acizilor minerali (clorhidric, sulfuric) şi în special cu acizi organici (exemplu: acid citric);- Pasivizare, acoperirea metalului curat cu peliculă protectoare de magnetită.După realizarea acestor suprafeţe protejate nu mai este permis să se acţioneze cu sudură, decât

pentru mici remedieri de etanşeizare. Cazanul astfel spălat este conservat prin umplere totală cu apă tratată cu un conţinut de exces de hidrazină şi se supune probei de presiune cu această apă. Este interzisă lăsarea cazanului gol, fără măsuri de conservare, deoarece se deteriorează pelicula de magnetită.

După spălare se controlează reuşita spălării prin examinarea suprafeţelor interioare ale cazanului prin inspectarea tamburelor, calculatoarelor şi prin scoaterea unor cupoane de ţevi. Suprafaţa trebuie să fie de culoare neagră semilucioasă, pelicula de magnetită să fie aderentă, compactă.

II. INDICI DE CALITATE AI APEI DE ALIMENTARE ŞI APEI DIN CAZANCalitatea apei de alimentare şi a apei din cazan se apreciază cu ajutorul indicilor de calitate,

indici care caracterizează comportarea impurităţilor în cazan şi efectul lor asupra suprafeţelor de încălzire.

La stabilirea indicilor s-a ţinut seamă de următoarele:- parametri de funcţionare ai cazanului (presiune, încărcare termică locală a ţevilor fierbătoare);- tipul constructiv al cazanului (cu ţevi de fum, cu ţevi de apă);- tipul funcţional (cu circulaţie naturală sau forţată).

- 120 -

Indicii de calitate ai apei de alimentare şi ai apei din cazan sunt: duritatea, alcalinitatea, conţinutul total de săruri, conţinutul de materii în suspensie şi conţinutul de gaze.

Duritatea exprimă conţinutul impurităţilor, care formează depunerile de săruri pe suprafeţele interioare ale suprafeţelor de încălzire ale cazanului, ca şi nămolul care se găseşte în suspensie în apă sau pe pereţii suprafeţelor de încălzire ale cazanului. Duritatea apei reprezintă conţinutul de ioni de calciu şi magneziu din apă.

Exprimarea durităţii se face în grade duritate (ºd) sau în greutăţi echivalente a stării într-un litru de apă. Greutatea echivalentă este raportul dintre greutatea şi valenţă.

În ţara noastră se utilizează gradul german de duritate care corespunde unui conţinut de 10 mg CaO/dm3 şi care se notează cu (ºdg)

şi 1 mval/l = 28 ppm CO şi corespunde cu 2,8ºdg

de unde rezultă corespondenţa:1 mval/l = 28 ppm CaO = 2,8ºdg

Duritatea totală poate avea valori între < 0.02 şi < 0.1 mval/l funcţie de generatorul de abur.Alimentarea apei se datoreşte prezenţei ionilor de bicarbonat carbonat ,

hidroxid şi fosfat în apă.Prezenţa acestor ioni creează o pătură protectoare a fierului faţă de acţiunea corozivă a apei.

Alcalinitatea poate fi măsurată în aceleaşi unităţi ca şi duritatea, respectiv mval/l sau mval/dm 3, sau p.p.m. NaOH. Alcalinitatea „m” a apei reprezintă conţinutul de bicarbonaţi şi se determină prin calcul funcţie de alcalinitatea „p” a apei din cazan

Alcalinitatea „p” a apei reprezintă conţinutul de carbonaţi şi hidroxizi şi poate avea valori de la < 2 până la 50 p.p.m. funcţie de generatorul de abur.

Deoarece apele naturale au PH în jurul valorii de „7”, nu prezintă alcalinitate „p”.Menţinerea unei anumite alcalinităţi a apei din cazan este necesară pentru evitarea depunerilor

tari şi a coroziunii (în mediu alcalin, solubilitatea substanţelor care generează depuneri tari scade, acestea precipitându-se sub formă de nămol).

Valoarea „PH”-ului (conţinutul de ioni de hidrogen în apă) indică dacă o apă este acidă sau alcalină. Apele cu valori ale PH-ului peste „7” sunt alcaline şi sunt mai puţin corozive, sub „7” sunt acide, fiind corozive. În practica exploatării cazanelor valoarea PH-ului este indicată şi de alcalinitatea „m” şi „p” a apei de alimentare. Valorile PH-ului pot fi între >7 şi până la 9 în funcţie de generatorul de abur.

Conţinutul total de săruri (reziduu uscat)Sărurile, în afara celor care constituie duritatea apei de alimentare, dizolvate în apa de cazan şi

în picăturile de apă antrenate cu abur, se depun în supraîncălzitor şi pe paletele turbinei.Conţinutul total de săruri dizolvate se determină prin filtrare şi vaporizând lichidul filtrat, se

exprimă în mg/l sau p.p.m. şi poate avea valori de la <1000 până la 8000 p.p.m. funcţie de generatorul de abur.

Conţinutul de materii în suspensie (bioxid de siliciu sau silicea)Bioxidul de siliciu (silicea) se combină cu sărurile din apa cazanului dând silicaţi, care se

precipită sub formă de depuneri tari. Bioxidul de siliciu (SiO2) antrenat cu aburul, produce depuneri insolubile în supraîncălzitor şi pe paletele turbinelor.

Se determină prin cântărirea substanţelor rămase în filtru după uscarea acestuia la 105ºC. conţinutul de siliciu din apa de alimentare poate fi între <0,02 şi <0,6 p.p.m. funcţie de generatorul de abur şi se calculează în funcţie de silicea din cazan.

Conţinutul de silice din cazan poate fi între <2 şi <150 p.p.m. funcţie de generatorul de abur.Deoarece apele naturale au PH în jurul valorii de „7”, nu prezintă alcalinitate „p”. menţinerea

unei anumite alcalinităţi a apei din cazan este necesară pentru evitarea depunerilor tari şi a coroziunii (în mediu alcalin, solubilitatea substanţelor care generează depuneri tari scade, acestea precipitându-se sub formă de nămol).

Valoarea „PH”-ului (conţinutul de ioni de hidrogen în apă) indică dacă o apă este acidă sau alcalină. Apele cu valori ale PH-ului peste „7” sunt alcaline şi sunt mai puţin corozive, sub „7” sunt

- 121 -

acide, fiind corozive. În practica exploatării cazanelor valoarea PH-ului este indicată şi de alcalinitatea „m” şi „p” a apei de alimentare. Valorile PH-ului pot fi între >7 şi până la 9 în funcţie de generatorul de abur.

Conţinutul total de săruri (reziduu uscat)Sărurile în afara celor care constituie duritatea apei de alimentare, dizolvate în apa de cazan şi în picăturile de apă antrenate cu aburul, se depun în supraîncălzitor şi pe paletele turbinei.

Conţinutul total de săruri dizolvate se determină prin filtrare şi vaporizând lichidul filtrat, se exprimă în mg/l sau p.p.m. şi poate avea valori de la < 1000 până la 8000 p.p.m. funcţie de generatorul de abur.

Conţinutul de materii în suspensie (bioxidul de siliciu sau silicea)Bioxidul de siliciu (silicea) se combină cu sărurile din apa cazanului dând silicaţi, care se

precipită sub formă de depuneri tari. Bioxidul de siliciu (SiO2) antrenat cu aburul, produce depuneri insolubile în supraîncălzitor şi pe peletele turbinelor.Se determină prin întărirea substanţelor rămase în filtru după uscarea acestuia la 150ºC conţinutul de siliciu din apa de alimentare poate fi între < 0,02 şi < 0,6 p.p.m. funcţie de generatorul de abur şi se calculează în funcţie de silicea de cazan. Conţinutul de siliciu din cazan poate fi între < 2 şi < 150 p.p.m. funcţie de generatorul de abur.

Conţinutul de impurităţi organice se exprimă global prin cantitatea de permanganat de potasiu (KMnO4) necesar pentru oxidarea acestora. Substanţele organice se descompun în cazan datorită încălzirii, cu formare de bioxid de carbon şi de acizi organici corozivi, iar unele substanţe organice depuse în nămol, suferă o cocsificare, formând depuneri tari.

Conţinutul de gaze dizolvateDintre gazele dizolvate interesează conţinutul de oxigen (O2) şi de bioxid de carbon (CO2)

liber. Oxigenul este foarte solubil în apă şi produce coroziunea metalului suprafeţelor de încălzire ale cazanului. Conţinutul de bioxid de carbon liber se compune dintr-o parte necesară pentru menţinerea bicarbonatului de calciu în soluţie (numită bioxid de carbon aferent) şi dintr-o parte în exces (numită bioxid de carbon agresiv).

Bioxidul de carbon dizolvat în apă produce coroziunea cuprului şi a aliajelor sale, din care se execută ţevile preîncălzitoarelor regenerative ale apei de alimentare a cazanului. Cuprul antrenat cu apa de alimentare în cazan, contribuie la coroziunea electrochimică în cazan conţinutul de oxigen dizolvat poate fi între < 0,02 până la < 0,1 p.p.m. funcţie de generatorul de abur.

Conţinutul de uleiUleiurile se înglobează în nămol dând depuneri tari sau produce spumegarea apei din cazan, şi, ca urmare, murdărirea aburului. Prin urmare, conţinutul de ulei în apa de alimentare trebuie să fie lipsă la toate tipurile.

Conţinutul de fier se urmăreşte în apa de alimentare pentru controlul coroziunii. Conţinutul de fier total trebuie să fie între < 0,02 şi < 0,05 p.p.m. funcţie de generatorul de abur.

Conductivitatea de indicaţii asupra mărimii conţinutului de săruri, deoarece depinde de numărul de ioni ce se află în soluţie şi de mobilitatea lor. Conductivitatea electrică a unei soluţii nu poate fi convertită în mod precis în concentraţie de săruri.

Conductivitatea electrică pentru apa de alimentare poate fi între < 0,2 şi < μs/cm iar pentru apa din cazan între 50 şi 4000 μs/cm funcţie de generatorul de abur

Excesul de fosfat din apa din cazan înseamnă cantitatea de fosfor trisodic aflat în soluţie necesar pentru a asigura formarea depunerilor sub formă de nămol şi nu sub formă de depuneri aderente. În consecinţă, rolul fosfatului este de a capta duritatea care eventual ar pătrunde în cazan, formând un nămol mobil, care se elimină prin purje. În general, duritatea pătrunde în cazan prin condensatul recuperat, care poate fi contaminat cu apă brută, în schimbătoare de căldură. În centralele mari, în care se asigură tratarea integrală a apei de alimentare (deci inclusiv a condensatului recuperat) cazanele funcţionează fără adaos de fosfat.

În concluzie, în apa de cazan, sărurile se pot găsi sub formă de:- compuşi fix solubili total;- compuşi fix volatili parţial;- compuşi total volatili;

- 122 -

- compuşi parţial volatili.Din compuşii solubili total fac parte sărurile de sodiu şi potasiu. Din categoria compuşilor fix

solubili parţial fac parte sărurile de calciu, magneziu, fier, aluminiu, cupru. În grupa compuşilor total volatili se numără hidrazina, amoniacul şi unele amine (morfolina, piperidina) care se introduc în apa de alimentare ca inhibatori de coroziune.

În categoria compuşilor parţial volatili fac parte silicea. În cazul apei nedemineralizate se urmăreşte în exploatare şi excesul de fosfat în vederea reţinerii ionilor de Ca şi Mg eventual scăpaţi din apa de alimentare.

III. BALANŢA APĂ-ABUR ÎNTR-O INSTALAŢIE DE CAZANCazanele de abur sunt alimentate cu o cantitate de apă care, de regulă este mai mare decât

debitul de abur produs. Apa de alimentare a cazanelor de abur este compusă din condensatul provenit din condensarea aburului la consumatorii de abur şi dintr-o cantitate de apă de completare, numită apă de adaos. Raportul dintre cantitatea de condensat şi apa de adaos depinde de natura consumatorului de abur. În general apa de alimentare a cazanului conţine o serie de impurităţi, care ajunse în sistemul vaporizator îşi măresc concentraţia ca urmare a vaporizării continue a apei. Pentru a nu provoca avarii prin concentrarea impurităţilor în sistemul vaporizator, concentraţia acestora este urmărită continuu şi în acest scop se elimină o cantitate de apă din apa din sistemul vaporizator, această operaţie numindu-se purjare.

Raportul dintre cantitatea de apă de alimentare debitul de purjă, debitul de abur produs şi debitul apei de adaos este dat de relaţia:

Δa.a. = Δab + Δp = Δc + Δad (kg/s sau t/h)în care:

Δa.a. – debitul apei de alimentareΔab – debitul nominal de aburΔp – debitul de purjăΔc – debitul de condensat (returnat de consumatorul de abur)Δad – debitul de apă de adaos.După relaţia prezentată, se observă că debitul apei de adaos (Δad), creşte când creşte debitul

apei de adaos (Δad), creşte când creşte debitul de purjă (Δp) şi când scade debitul de condensat (Δc) returnat de consumatorul de abur.

IV. INDICII DE CALITATE AI ABURULUIAburul furnizat de cazan poate avea două destinaţii:- abur energetic pentru alimentarea turbinelor;- abur tehnologic pentru încălziri şi schimbătoare de căldură din secţiile de fabricaţie;Indicii de calitate ai aburului care trebuiesc urmăriţi şi menţinuţi în limitele prescrise sunt:- valoarea PH-ului (PH) - 7;- duritate (dT) - 0;- conductivitate - între 0,5-1 μs/cm- silicea (SiO2) - între 0,02-0,05 ppm- fier (Fe) - între 0-0,02 ppm în funcţie de presiunea nominală- cupru (Cu) - între 0-0,005 ppm- uleiuri - lipsăPentru obţinerea unui PH > 7 este nevoie ca în apa de alimentare, să se introducă amoniac.

Amoniacul are proprietatea de a fi volatil: şi în acest fel trece în abur oferindu-i acestuia un caracter alcalin, adică o valoare a PH-ului peste 7. Acolo unde aburul vine în contact cu schimbătoare de căldură din cupru, aluminiu sau cu aliaje ale acestora, PH-ul aburului nu trebuie să depăşească 8,8-9,0, deoarece amoniacul atacă cuprul şi aluminiu, corodându-le.

Conductivitatea este o mărime electrică şi ea depinde de conţinutul de săruri. Unitatea de măsură pentru conductivitate, potrivită pentru apele de cazan, este: 1 μs/cm (1 microsimens/cm). Această unitate de măsură este echivalentă cu 1 μs/cm = 0,45 ppm NaCl.

- 123 -

Măsurarea conductivităţii este importantă în cazul aburului şi a apelor foarte pure, cum ar fi apa total demineralizată, care au un conţinut mic de săruri şi determinarea prin evaporare este greoaie.V. INDICII DE CALITATE AI CONDENSATULUI

În ceea ce priveşte condensatul se deosebesc:condensat primar: condensatul de la turbine (condensat de bază) precum şi cel de la vaporizator

şi transformatoare de abur;condensat secundat: distilatul de la vaporizatoare, condensatul de la treapta a II-a a

transformatoarelor de abur şi condensatul de la serviciile interne;condensatul industrial: condensatul rezultat de la schimbătoarele de căldură şi de la diverse

procese tehnologice.Condensatul primar trebuie să aibă indicii de calitate egali cu cei ai aburului din care provine.

Pentru condensatul secundar s-au fixat prin prescripţii următorii indicii: valoarea PH-ului – mai mare ca 7 duritatea totală – 0 alcalinitate „m” – max. 0,1 mval/l conductivitate electrică – max. 1 s/cm substanţe organice – max. 4 ppm silice - max. 0,05 ppm fier - max. 0,05 ppm cupru - max. 0,005 ppm.În cazul că nu se obţin indicii menţionaţi este nevoie să se recurgă la o tratare a condensatului,

dacă această tratare este economică, sau se evacuează la canal, dacă tratarea este prea costisitoare sau nu se poate trata condensatul recuperat cu procedee cunoscute.

VI. SUPRAVEGHEREA REGIMULUI CHIMIC AL APEI LA CAZANESupravegherea regimului chimic al cazanelor priveşte atât controlul calităţii apei tratate (apei

brute) cât şi controlul indicilor apei de alimentare, apei din cazan şi aburului, inclusiv a condensatului recuperat.

Frecvenţa cu care se efectuează controlul acestor indici este stabilită de prescripţiile ISCIR care poate fi odată pe zi, odată pe schimb sau de două ori pe schimb, în funcţie de categoria cazanului. Analizele se efectuează de către laboranţi şi operatori, calificaţi în acest domeniu şi autorizaţi în conformitate cu prevederile prescripţiilor ISCIR. Analizarea acestora se face pe baza unui examen organizat.

Analizele se efectuează în funcţie de categoria cazanelor din centrale, în puncte chimic4e sau laboratoare, dotate corespunzător.

Controlul indicilor se poate efectua şi cu aparate de măsurat şi control amplasate pe circuitul apei şi aburului.

Dintre aparatele mai frecvent folosite menţionăm: Conductometrul este cel mai simplu dintre aparatele folosite în centralele termice, acesta măsoară rezistenţa electrică, respectiv conductivitatea apei. Impulsul pentru măsurare se ia cu ajutorul unei sonde, compusă din doi electrozi de oţel inoxidabil, care se menţionează în conductele de apă sau pe serpentinele răcite de luat probe de abur. În special pentru cazanele care au şi supraîncălzitor este absolut necesară existenţa unui conductometru pentru controlul purităţii aburului saturat. PH-metrul este un aparat destul de simplu, el se bazează tot pe o măsurare electrică, montarea lui se face în condiţii identice cu ale conductometrului. Necesitatea acestui aparat devine importantă pentru cazul apelor de alimentare al căror PH este corectat cu ajutorul dozării de amoniac. Celelalte aparate folosite la controlul indicilor apei şi aburului: silicometrul şi oxigenometrul sunt aparate complicate, a căror existenţă într-o centrală trebuie bine motivată tehnico-economic. Interpretarea rezultatelor analizelor de laborator sau a indicaţiilor aparatelor se face de către laborator care le transmite la centrală pentru luare de măsuri. Dacă se depăşesc valorile indicilor apei din cazan, şi anume: alcalinitatea „p” şi conţinutul de săruri (respectiv conductivitatea electrică) se măreşte purja continuă la cazanele cu ţevi de apă sau se purjează mai frecvent la cazanele cu ţevi de fum.

- 124 -

În cazul în care pentru menţinerea indicilor apei din cazan este necesară o purje mai mare decât cea prescrisă (5% pentru CET şi 7% pentru CT) atunci se va examina exploatarea staţiei de tratare a apei de adaos. Dacă modul de exploatare corespunde instrucţiunilor, atunci trebuie căutată cauza fie în schimbarea compoziţiei apei brute, fie în schimbarea calităţii maselor ionice din filtre.

Excesul de fosfat va fi menţinut în limita maxim admisă prin reglarea adaosului de fosfat apa de alimentare. Dacă se adaugă fosfat în mod normal, iar excesul de fosfat al apei din cazan nu este realizat sau se menţine scăzut, este posibil că pa de alimentare conţine duritate, care consumă excesul de fosfat.

INDICII DE CALITATE PENTRU ABUR ŞI CONDENSAT

Nr. crt.

Indice SimbolUnitate

de măsură

Abur energeticCondensat secundar

Presiunea nominală (bari)< 40

exclusiv40-64 64-100 100

inclusiv

1Concentraţia ionilor de hidrogen, minim

PH - 7 7 7 7 7

2 Duritatea totală, maxim dT mval/dm3 - - - - nd.3 Alcalinitatea „m”, maxim m mval/dm3 - - - - 0,1

4Conductivitate electrică, maxim

s/cm 1 0,75 0,5 0,3 1

5 Oxidabilitate, maxim CP p.p.m. - - - - 46 Silice, maxim SiO2 p.p.m. - 0,05 0,02 0,02 0,057 Fier total, maxim Fe p.p.m. - - 0,02 0,02 0,058 Cupru, maxim Cu p.p.m. - - 0,005 0,003 0,0059 Sodiu şi potasiu, maxim Na + K p.p.m. - - - 0,01 -10 Uleiuri - - - - - - -

- 125 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT-SIDEXCAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2 – UCC

Indicii de calitate ai apei de alimentare şi ai apei din cazan la cazanele recuperatoare ISUC 1,2; Neajunsurile provocate de regimul chimic necorespunzător al apei; Cum se face pregătirea iniţială a suprafeţelor interioare ale cazanului ?; Care este balanţa apă-abur a instalaţiei de cazan ISUC ?; Cum se face supravegherea regimului chimic al apei la cazanele ISUC?.

TRATAREA APEI DE ADAOS. GENERALITĂŢIELIMINAREA IMPURITĂŢILOR ÎN SUSPENSIEELIMINAREA FIERULUI ŞI A MAGNEZIULUI

ELIMINAREA IMPURITĂŢILOR COLOIDALE ŞI ORGANICEELIMINAREA ULEIULUI. ELIMINAREA DURITĂŢII

DEMINERALIZAREA APEI. DEGAZAREA

I. GENERALITĂŢIPrincipalele neajunsuri ivite în exploatarea cazanelor de abur, datorită calităţii

necorespunzătoare a apei, sunt coroziunea şi depunerile pe suprafeţele de încălzire. În afară de acestea, mai apare şi murdărirea aburului datorită substanţelor străine din apă.

Aşadar aşa cum s-a mai arătat, categoriile de impurităţi din apă sunt: suspensii, săruri dizolvate şi gaze dizolvate.

Folosirea unei ape chimice pure şi lipsite de suspensii pentru alimentarea cazanului nu rezolvă totdeauna problema calităţii apei, deoarece chiar apa pură poate avea, la cald, o acţiune agresivă asupra metalului suprafeţelor de încălzire. În acest caz, sunt necesare adaosuri de substanţe care să înlăture acest neajuns. În scopul obţinerii unei calităţi corespunzătoare pentru pa de cazan şi pentru abur, atât apa de adaos cât şi cea din cazan trebuie tratate.

Procedeul de tratare a apei depinde de tipul cazanului, de presiunea aburului produs de cazan, de condiţiile de exploatare şi de calitatea apei de alimentare variabilă în funcţie de regiunea geografică şi de provenienţă (apa de suprafaţă şi de adâncime). Pentru tratarea apei în vederea îndepărtării impurităţilor se folosesc diverse procedee şi anume:

limpezirea, pentru îndepărtarea suspensiilor; dedurizarea, pentru îndepărtarea durităţii; dezalcalinizarea, pentru îndepărtarea alcalinităţii „m”; demineralizarea, îndepărtarea parţială sau totală a sărurilor dizolvate în apă; degazarea, eliminarea gazelor dizolvate în apă (oxigen, bioxid de carbon).

II. LIMPEZIREA APEI

- 126 -

Limpezirea apei, adică, îndepărtarea din apă a suspensiilor mari şi fine, se realizează prin aplicarea următoarelor faze:

decantarea, prin care se îndepărtează suspensiile mari, are loc în bazine mari, de liniştire, în care apa curge cu viteze mici;

coagularea, cu ajutorul căreia sunt eliminate din apă suspensiile fine, se efectuează prin adăugarea în apă a unor reactivi chimici;

filtrarea mecanică se realizează trecând apa prin filtre echipate cu nisip, în acestea având loc definitivarea limpezirii.

Operaţia de limpezire a apei se realizează în instalaţii speciale de limpezire, compuse din: decontare de liniştire şi separare, şi filtre speciale pentru reţinerea suspensiilor fine.

În cadrul operaţiei de limpezire a apei se elimină: impurităţile în suspensie; uleiul; fierul şi manganul; impurităţile coloidale şi organice.

2.1. Eliminarea impurităţilor în suspensie – se realizează prin decantare şi filtrare. Decantarea – constă în dirijarea apei într-un bazin numit decantor, în care datorită greutăţii proprii particulele străine din apă se depun pe fundul decantorului, viteza de depunere fiind cu atât mai mare, cu cât densitatea şi dimensiunile lor sunt mai mari. Decantoarele sunt prevăzute cu sistem de curăţire în funcţionare (prin spălări de fund). Filtrarea - Prin decantare nu se pot îndepărta complet impurităţile de dimensiuni mici, în suspensie, pentru sedimentarea cărora ar fi necesare dimensiuni exagerate ale decantorului, ceea ce impune filtrarea apei pentru limpezirea completă. Aceasta constă în trecerea apei printr-un strat de material granulat, particulele mici în suspensie reţinându-se atât mecanic, cât şi printr-un proces de absorţie a acestora pe suprafaţa poroasă a materialului granulat. Apa trece prin filtre în curent descendent, fie sub presiunea dată de diferenţa de nivel dintre rezervorul de apă brută şi filtru, fie sub presiunea dată de o pompă. Pentru îndepărtarea substanţelor reţinute, stratul filtrat trebuie spălat periodic, spălare care se realizează cu un curent ascendent de apă limpede.

Ca material filtrant se utilizează cuarţ granulat (pentru ape reci), marmură granulată, dolomită sau antracit.2.2. Eliminarea uleiului - Pentru îndepărtarea uleiului din apă se folosesc procedee mecanice, fizice

sau chimice. Procedee mecanice constau în separarea, decantarea şi filtrarea apei cu conţinut de ulei. Separarea şi decontarea se realizează în rezervoare speciale destinate acestor apariţii, iar filtrarea se realizează în filtre închise sau deschise cu cocs granulat sau în bucăţi. Prin separare şi decontare nu se pot elimina emulsiile de ulei şi nici uleiurile saporificate. Procedee fizice constau în trecerea apei prin filtre încărcate cu cărbune vegetal sau activat, foarte poros, având granulaţia de 0,5-1,5 mm. prin absorţie, cărbunele reţine uleiul într-o proporţie de 20-30 % din greutatea proprie, în funcţie de temperatură. Pentru mărirea eficienţei de filtrare se lucrează cu mai multe filtre în serie. Emulsiile de ulei, uleiurile saporificabile şi cele oxidabile, nu sunt reţinute prin acest procedeu. Procedee chimice constau în absorţia uleiului de către fulgii de hidroxid formaţi în apă prin adăugarea unor reactori (de exemplu, sulfat de aluminiu). Procedeul este sigur şi eficient, obţinându-se un conţinut rezidual, în apa tratată, mai mic decât 1 mg ulei/dm3 apă.2.3. Eliminarea fierului şi a manganului

Toate apele naturale conţin în soluţie fier şi multe dintre ele, şi mangan. Fierul, prin oxidare în contact cu aerul atmosferic, iar manganul, prin oxidare în contact cu microorganismele a căror dezvoltare o favorizează, se separă din soluţie şi se depun sub formă de nămol, care poate să producă înfundarea conductelor.

Procedeele de eliminare a acestor impurităţi depinde de felul compuşilor în care se află fierul şi manganul, precum şi de concentraţia acestora.

Bicarbonatul de fier se elimină prin vânturarea apei, urmată de filtrare. Se formează, cu oxigenul din aer, compuşi insolubili care se depun într-un decantor, reţinerea lor fiind apoi desăvârşită într-un

- 127 -

filtru mineral. Sulfatul feros se elimină prin oxidare în mediu alcalin. Fierul din compuşii argonici se elimină prin coagulare, adăugând în apă cantităţi dozate de sulfat de aluminiu permanganat de potasiu, ozon, apă oxigenată, clor etc.

Manganul se elimină prin filtrarea apei, peste un material filtrant acoperit cu bioxid de mangan sau prin oxidare în filtre speciale de oxidare.2.4. Eliminarea impurităţilor coloidale şi organice

Particulele coloidale, având toate sarcină electrică de acelaşi semn, se resping, făcând imposibilă aglomerarea lor în scopul separării ca fază solidă dacă nu intervine un factor extern. Procedeele pentru eliminarea impurităţilor coloidale se bazează pe reutilizarea sarcinii particulelor, având ca urmare legarea diferitelor particule coloidale între ele, adică micşorarea gradului de dispersie. Acest procedeu se numeşte cuagulare şi se obţine prin adăugarea de cuagulanţi în apă.

Prin descompunerea hidrolitică a cuagulanţilor se formează hidracizii metalelor respective. Aceştia sunt greu solubili în apă, formând o soluţie coloidală cu particule încărcate pozitiv, spre deosebire de particulele coloidale din apele naturale care sunt încărcate, de obicei, negativ. Prin neutralizarea sarcinilor particulelor de hidroxid, acestea se unesc formând fulgi, acre se depun, înglobând substanţele coloidale şi organice din apă.

Procesul hidrolizei şi viteza cuagulării depind de PH-ul mediului, de temperatură, de cantitatea reactivului adăugat şi de intensitatea amestecării apei cu soluţia de cuagulant. Pentru cuagulare se foloseşte suflatul de aluminiu, suflatul feric, suflatul feros sau clorura ferică.

Coagularea se efectuează în rezervoare închise sau deschise, în care se adaugă cuagulantul cu ajutorul unor dozatori. Substanţele coloidale precipitate se evacuează pe la partea inferioară a rezervorului.Eliminarea durităţii (dedurizarea apei)

Dedurizarea este operaţia cea mai importantă în tratarea apei pentru cazane şi este obligatorie pentru oricare categorie de cazane. Dedurizarea este operaţia prin care se elimină din apă calciu şi magneziu; apa obţinută prin această operaţie fiind numită apă dedurizată.

Dedurizarea se execută prin două procedee: chimice şi cu mase schimbătoare de ioni.Procedeele chimice cele mai des folosite sunt: procedeul cu var (hidroxid de calciu).

În procedeul cu var, se foloseşte drept reactiv o soluţie saturată de hidroxid de calciu (Ca(OH)2), aşa numită apă de var. Procedeul prezintă următoarele avantaje: este ieftin, apa tratată conţine mai puţine săruri decât apa brută

- Procedeul cu hidroxid de sodiu (NaOH). În acest procedeu se foloseşte ca reactiv o soluţie de 10% hidroxid de sodiu (NaOH), adică de sodă caustică. Procedeul prezintă următoarele avantaje: efectul epurării este mai complet decât la procedeul cu var. Excesul de reactiv nu provoacă duritate în apa epurată, instalaţia este mai simplă;

- Procedeul combinat var-sodă. Prin acest procedeu se elimină duritatea totală a apei, indiferent de raportul dintre duritatea totală a apei, indiferent de raportul dintre duritatea temporară şi cea permanentă.

Varul se adaugă sub formă de apă de var şi reacţionează cu bioxidul de carbon liber, precum şi cu bicarbonaţii de calciu şi magneziu. soda sau carbonatul de sodiu (Na2CO3) elimină duritatea permanentă.

Se formează carbonaţi de calciu şi de magneziu, care sunt insolubili şi care se precipită. Avantajele procedeului sunt următoarele: poate fi folosit pentru orice fel de apă brută, reactorii sunt ieftini, se obţine o îndepărtare parţială a impurităţilor organice şi coloidale, precum şi o desiciliere parţială, dar apa totală este alcalină şi mai bogată în săruri decât apa brută.3.2. Dedurizarea prin mase schimbătoare de ioni

Se efectuează trecând apa prin filtre echipate cu aceste mase. Filtrele folosite pentru acest procedeu de tratare sunt similare cu cele pentru nisip. În locul nisipului este introdusă masa schimbătoare de ioni, care se prezintă sub forma unor bile de culoare brună şi cu diametre cuprinse între 0,3 şi 1 mm.

Masa folosită este o masă schimbătoare de ioni puternic acidă, catinică. Apa brută, sau eventual pretratată, cu condiţia să fie limpede, este introdusă pe la partea superioară a filtrului, apa parcurge

- 128 -

stratul de masă schimbătoare, care îi reţine calciul şi magneziul (componenţa durităţii) şi iese pe la partea inferioară lipsită de duritate.

Filtrul are un ciclu de funcţionare, de obicei de 24 ore, după care filtrul este epuizat şi pentru a fi redus în stare de funcţionare este supus regenerării. Regenerarea se efectuează trecând prin filtru saramură 10% în proporţie de 2,5 m3 pentru 1 m3 de masă schimbătoareDedurizarea şi dezalcalinizarea

În unele cazuri, când lipseşte posibilitatea recuperării de condensat sau când apa brută, este foarte dură, peste 30d, numai dedurizarea nu poate satisface indicii apei de alimentare şi este nevoie şi de o dezalcalinizare a apei, prin care se îndepărtează alcalinitatea „m”. Aceasta se realizează în general prin folosirea maselor schimbătoare de ioni, care se regenerează în loc de saramură cu acid clorhidric.

III. DEMINERALIZAREAÎn cazul unor ape cu salinitate mare şi destinate să alimenteze centrale echipate cu cazane mai sensibile la regimul apei, dat fiind presiunile mari şi foarte mari la care funcţionează aceste cazane, funcţionând de asemeni cu o recuperare slabă de condensat, dedurizarea combinată cu dezalcalinizarea nu mai satisface indicii pentru apa de alimentare. În aceste cazuri este nevoie de o tratare mai complicată, care poate elimina toate sărurile dizolvate în apă, ajungându-se la o apă complet demineralizată, mai pură decât apa distilată. În acest scop se recurge la o instalaţie de demineralizare, care este formată dintr-un filtru cationic, regenerat cu acid şi un al doilea filtru anonic, regenerat cu sodă.Prin operaţia de demineralizare se realizează eliminarea totală a silicei (SiO2) din apa de alimentare. Siliciu (SiO2) din apă formează în cazan împreună cu cationii de magneziu, calciu, aluminice depuneri dure, iar la presiuni ridicate (peste 80 bar), ea este dizolvată direct de abur şi antrenată în turbină, unde se depune pe paletele acesteia.

IV. DEGAZAREA este operaţia prin care se elimină din apă gazele dizolvate (oxigenul şi bioxidul de carbon, care provoacă coroziunea suprafeţelor interioare ale cazanului.Eliminarea gazelor dizolvate (oxigen şi bioxid de carbon) se realizează atât din apa de adaos cât şi din condensatul principal, care constituie apă de alimentare a cazanelor.Degazarea se realizează prin două procedee:- degazare termică;- degazare chimică.6.1. Degazarea termică – Prin fierbere gazele dizolvate sunt eliminate din apă.

Schema unui degazor termic

Apa intră pe la partea superioară a domei de degazare 2 şi o parcurgere în sens contrar cu aburul, trecând de pe un taler pe altul. Aburul mort şi gazele degajate se eşapează în atmosferă. Deasupra apei, în rezervorul degazorului 1, se menţine o pernă de abur pentru a se evita redizolovarea gazelor în apă. Degazorul este prevăzut cu un sistem de barbotare a aburului la fundul acestuia.

1 – rezervor degazor2 – domă3 – instalaţii de barbotarePentru obţinerea unei ape corespunzător degazate trebuie respectate următoarele condiţii:

- menţinerea nivelului constant în degazor;

- 129 -

- temperatura din degazor să fie corespunzătoare presiunii, adică 102-104C când presiunea este de 0,2-0,3 bar;- apa la intrare să aibă o temperatură de 80-90C.Menţinerea acestor parametri se realizează prin echiparea degazorului cu automatizarea necesară.6.2. Degazarea chimică

Pentru îndepărtarea conţinutului rezidual de oxigen, după degazarea termică se foloseşte degazarea chimică. Acest procedeu constă în adăugarea în apa de tratat a unor reactivi, cum sunt sulfatul de sodiu sau hidrazina (Na2H4). Realizarea şi menţinerea indicilor apei de alimentare şi din cazan asigură funcţionarea fără avarii a cazanelor de abur.

TRATAREA APEI DIN CAZANTRATAREA CONDENSATULUI PRINCIPAL

NEUTRALIZAREA SOLUŢIILOR DE REGENERAREPURJAREA APEI DIN CAZAN

I. TRATAREA APEI DE CAZANÎn cazul procedeelor de tratare fără demineralizare totală a apei de adaos pentru cazan de presiune mică, sunt necesare unele măsuri de tratare a apei de cazan.

Scopul principal al tratării apei de cazan este evitarea depunerilor tari şi a coroziunii în sistemul fierbător al cazanului, în supraîncălzitor şi în conducte. Fenomenele nedorite care trebuie combătute prin tratarea apei de cazan sunt, în principal, următoarele:1.1. Eliminarea hidralizei sărurilor de sodiu

Hidraliza sărurilor de sodiu (provenite din procesul de dedurizare a apei sau dintr-un exces de reactiv) are ca urmare alcalinizarea excesivă a apei din cazan şi degajarea de bioxid de carbon.

Efectele nedorite ale hidralizei se combat prin menţinerea în apa din cazan a unor anumite rapoarte între săruri sau între o sare şi hidroxidul de sodiu, cum sunt: raportul Na 2SO4/Na2CO3 (sulfatul de sodiu împiedică hidraliza şi cristalizează pe suprafaţa metalică formând o peliculă protectoare împotriva ionilor OH-), raportul NaNO3/NaOH sau K NO3/NaOH (nitraţii ca şi sulfatul de sodiu formând un film protector).1.2. Eliminarea depunerilor tari

Depunerile tari, provenite din duritatea reziduală a apei alimentare (în prezenţa ionilor de

şi calciul şi magneziul pot forma depuneri tari de sulfat sau de silicat de calciu şi de sulfat de magneziu), se combat prin menţinerea în apa cazanului a unui anumit raport între sulfaţi şi sodă, la presiuni mici, sau prin introducerea de fosfat trisodic sau disodic.1.3. Eliminarea depunerilor de nămol aderent

Depunerile de nămol aderent, provenite din duritatea reziduală a apelor bogate în săruri de magneziu şi tratate cu fosfaţi alcalini, se combat prin menţinerea în cazan a unui raport cu efect protector, între oxidul de magneziu şi bioxidul de siliciu (realizabil prin reglarea disilicierii).În cazanele de înaltă presiune tratarea apei se rezumă la injecţia de fosfat, iar în unele cazuri se renunţă şi la această măsură.

II. TRATAREA CONDENSATULUI PRINCIPALÎn centralele electrice, apa de alimentare a cazanului se compune din condensatul principal provenit de la condensatorul turbinelor, din apa de adaos, din condensatul returnat de consumatorii de abur şi din condensatul secundar provenit de la schimbătoarele de căldură din centrală. În toate aceste componente ale apei de alimentare pot să apară impurificări.

- 130 -

Principala sursă de impurificare o constituie condensatorul, în care se pot produce pătrunderi de apă brută de răcire în condensat, prin spargeri sau fisurări de ţevi de răcire şi prin scăpări în locurile de mandrinare a acestora.

Impurităţile care pătrund în acest fel în circuitul de condensat sunt eliminate la trecerea lui prin filtre cu pat mixt. O altă sursă de impurificare o constituie oxidarea conductelor şi ţevilor din circuitul de alimentare a cazanului, oxizii fiind antrenaţii în cazan.

Pentru diminuarea cantitativă a acestui fenomen se folosesc pe lângă măsurile de prevenire a coroziunii, filtre de aluvionare cu bujii, care se pot instala în zone cu temperaturi până la 200C.

III. NEUTRALIZAREA SOLUŢIILOR DE REGENERARESoluţiile de regenerare după ce au fost folosite la regenerarea filtrelor acide sau bazice au

caracter acid, respectiv bazic, şi de aceea nu pot fi evacuate în canalizare, în această stare. Concentraţia acidă sau bazică a acestor soluţii este mai mică la începutul regenerării şi creşte spre sfârşitul ei. De aceea, prima tranşă de soluţie, de obicei jumătate, se trimite în staţia de neutralizare, într-un rezervor intermediar de soluţie acidă sau bazică, iar de aici este condusă într-un rezervor de amestec unde se produce neutralizarea prin combinarea celor două soluţii. Terminarea neutralizării se face prin adaos de reactivi.

A doua tranşă de soluţie de regenerare rezultată, care este mai concentrată, se păstrează în rezervoare pentru refolosire.

IV. PURJAREA APEI DIN CAZANÎn cazan se produc depuneri de nămol prin precipitarea sărurilor insolubile şi o concentrare

mare a sărurilor solubile, ca urmare a vaporizării. Pentru evacuarea nămolului şi pentru menţinerea unei concentraţii admisibile de săruri, apa din cazan trebuie purjată. Îndepărtarea nămolului se realizează prin purjele intermitente constând în evacuarea, la anumite intervale de timp a unei cantităţi de apă din tambure şi din colectoarele sistemului fierbător.

Evacuarea sărurilor se face prin purjă continuă, constând din prelevarea permanentă a unui anumit debit de apă din tamburul separat al sistemului fierbător. Ea are drept scop menţinerea unei concentraţii admisibil de săruri în cazan. Debitul procentului de purjă se determină astfel încât cantitatea de săruri evacuate prin purjă să fie egală cu cantitatea de săruri introdusă cu apa de alimentare. Debitul de purjă trebuie menţinut cât mai mic posibil, deoarece purjările reprezintă, pierderi de căldură şi de apă. Pentru valorificarea entalpiei apei de purjă, aceasta se introduce într-un expandor de unde aburul este introdus în circuitul centralei, iar apa este folosită cu agent de încălzire sau la apă de adaos în termoficare.

- 131 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT – SIDEXCAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2

- Degazarea apei de alimentare a cazanelor ISUC

- Purjarea cazanelor ISUC. De câte feluri sunt purjele ? Ce rol au ?

- Modul de efectuare a purjării cazanului.

- 132 -

MODULUL NR.6

EXPLOATAREA CAZANELOR

PREVEDERII GENERALE MĂSURI PREGĂTITOARE ÎNAINTE DE PUNEREA ÎN FUNCŢIUNE

EXAMINAREA CAZANULUI ŞI A INSTALAŢIILOR AUXILIARE

ÎNAINTE DE APRINDEREA FOCULUI

I. PREVEDERI GENERALEExploatarea impune cunoaşterea operaţiilor de pornire, supraveghere în timpul funcţionării şi a

opririi instalaţiilor de cazare şi a agregatelor lor auxiliare.Pentru funcţionarea cazanelor în condiţii de siguranţă unităţile deţinătoare au următoarele

obligaţii şi răspunderi:- să înregistreze cazanele la ISCIR – unitatea teritorială, să întocmească şi să ţină la zi evidenţa centralizată a acestora, conform prescripţiilor tehnice;- să supună cazanele, atât cele din ţară cât şi cele din import la verificarea tehnică executată de personalul ISCIR – unitatea teritorială sau de către personalul propriu autorizat, conform prescripţiilor tehnice ISCIR, în vederea autorizării, pregătind cazanele şi creând toate condiţiile necesare în scopul verificării;- să obţină, înainte de punerea în funcţiune, de la ISCIR – unitatea teritorială autorizaţia de funcţionare pentru cazanele noi, vechi montate din nou sau aflate în exploatare la scadenţă conform prescripţiilor tehnice.Este interzisă punerea în funcţiune a unui cazan fără autorizaţie de funcţionare sau cu scadenţa de verificare periodică depăşită.- să ia măsuri necesare pentru ca instalaţiile de cazane să fie folosite în condiţii de siguranţă, executând reviziile curente, reparaţiile şi întreţinerea lor permanentă conform normativelor legale şi prescripţiilor tehnice ISCIR;- să elaboreze şi să doteze fiecare loc de muncă cu instrucţiuni tehnice specifice privind exploatarea în condiţii normale a cazanelor, precum şi măsurile ce trebuie luate în caz de avarii, întreruperi şi dereglări ale proceselor în care acestea sunt înglobate;- să solicite ISCIR - unitatea teritorială verificarea tehnică a cazanelor pentru care se întocmeşte documentaţia legală în vederea scoaterii din uz;- să folosească personal autorizat şi instruit periodic în exploatarea cazanelor.

Dacă se constată, cu ocazia verificărilor efectuate, de unitatea deţinătoare, defecţiuni care să pericliteze siguranţa în funcţionare a cazanului aceasta va fi anunţată la ISCIR – unitatea teritorială în raza căreia se află pentru examinarea instalaţiei şi luarea măsurilor corespunzătoare.

Exploatarea corectă a instalaţiilor de cazare are în vedere:- funcţionarea de durată, fără avarii, în scopul asigurării producţiei de abur sau de apă caldă, conform graficului de sarcină cerut de dispecer;- asigurarea producţiei de abur sau de apă caldă, a parametrilor şi calităţii apei şi a aburului, precum şi a domeniului de reglare a sarcinii, în funcţie de combustibilul care se arde.

Aceasta presupune şi asigurarea capacităţii şi disponibilităţii de funcţionare a instalaţiilor auxiliare.

- 133 -

- asigurarea regimului economic de funcţionare fără zgurificare şi depuneri, cu coroziuni exterioare reduse, având la bază instrucţiunile furnizorului, probele efectuate de darea în exploatare a instalaţiei sau după reparaţiile capitale şi fişele de regim.

MĂSURI PREGĂTITOARE ÎNAINTE DE PUNEREA ÎN FUNCŢIUNE

Pentru o funcţionarea unui cazan nou montat, după executarea unei reparaţii sau după o oprire din funcţiune mai îndelungată, comportă o serie de operaţii, desfăşurate într-o anumită ordine absolut obligatorii, pentru realizarea unei funcţionări în condiţii de siguranţă.

Toate aceste operaţii şi manevre care trebuiesc executate de personalul de deservire vor fi înscrise în detaliu în instrucţiunile interne întocmite de responsabilul sălii cazanelor şi aprobate de conducerea unităţii.

La elaborarea instrucţiunilor interne se ţine seamă de prescripţiile unităţii constructoare a cazanului, de condiţiile de exploatare specifice centralei termice, precum şi de cerinţele normelor de protecţia muncii în vigoare, respectându-se totodată prescripţiile tehnice ISCIR.

Instrucţiunile tehnice se revizuiesc periodic, prin grija responsabilului sălii cazanelor pentru a fi duse în actualitate urmare eventualelor schimbări a utilajelor sau revizuiri ale prescripţiilor tehnice.

Din instrucţiune trebuie să rezulte:- regimurile de pornire, de încărcare, de descărcare şi de oprire a cazanului respectiv, în funcţie de starea tehnică proprie, precum şi cele ale instalaţiilor care îl deservesc şi pe care le deserveşte, cu prezentarea operaţiilor în ordinea cronologică;- parametri limită la care se interzice exploatarea cazanului: presiunea, temperatura aburului, temperatura la metal, presiunea la sistemul de alimentare cu păcură sau gaz, depresiunea, respectiv presiunea în focar, nivelul în tambur, respectiv debitul minim de apă de alimentare, debitul minim de abur;- indicii admişi ai apei şi ai aburului;- cazurile de avarii când cazanul trebuie oprit imediat;- parametri de funcţionare economică pentru asigurarea consumului specific şi propriu tehnologic minim, în funcţie de sarcină;- parametri de control privind funcţionarea sigură şi economică a cazanului şi instalaţiilor auxiliare, care se verifică cu ocazia controalelor şi probelor periodice;- fişa de regim pentru minimum trei debite (debitul nominal şi alte debite utilizate mai mult în exploatare) din care să rezulte:a) parametri operativi (numărul de arzătoare, presiunea combustibilului şi a aerului în faţa

arzătoarelor, presiunea aburului de pulverizare, depresiunea (presiunea) în focar;b) parametri de control (temperatura gazelor de ardere în camera de întoarcere şi la ieşirea din cazan,

compoziţia gazelor de ardere, temperatura păcurii raportată la vâscozitate, temperatura prafului de cărbune, temperatura aerului după calorifer şi după preîncălzitorul de aer, poziţia aparatelor directoare de la ventilatorul de aer şi de gaze de ardere, poziţia şibărelor pe canalele de are la arzătoare sau grupe de arzătoare, poziţia şibărelor la ventilatoarele de recirculaţie gaze, debitul de aer şi de combustibil);

c) parametri circuitului de apă-abur (presiune şi temperatură abur supraîncălzit primar, abur supraîncălzit secundar, apă de alimentare, apă caldă, debite de injecţie, nivelul în tambur, debitul de apă de alimentare);

d) normele de protecţie a muncii şi de securitate a instalaţiilor de cazane, precum şi acelea pentru protecţia contra incendiilor prezentate în mod explicit, fără trimitere la alte prescripţii energetice.Deşi fiecare cazan de abur în funcţie de caracteristicile sale tehnice, de parametrii săi de

funcţionare, precum şi de alte elemente constructive, are o instrucţiune proprie de pornire, în general pentru a porni un cazan de abur care a stat în rezervă rece sau după reparaţii, trebuie să parcurgem următoarele faze:

- examinarea cazanului înainte de aprinderea focului;

- 134 -

- pregătirea cazanului pentru pornire;- aprinderea focului şi încălzirea cazanului;- punerea în paralel a cazanului.Pregătirea şi punerea în funcţie a cazanului se face numai în baza unui ordin scris din partea

responsabilului sălii cazanelor, ordin pe care îl înscrie în registrul de supraveghere. Fochistul şef are obligaţia să semneze de luare la cunoştinţă şi să ia parte efectiv la operaţiile şi manevrele necesare.

În cadrul lucrărilor pregătitoare pentru punerea în funcţie a cazanului se impune ca responsabilul sălii cazanelor să verifice cunoştinţele personalului de deservire în ceea ce priveşte funcţionarea cazanelor în condiţii de deplină siguranţă.

Operaţiunile propriu-zise de pregătire în vederea punerii în funcţiune a cazanului pot începe după ce responsabilul sălii cazanelor a efectuat o ultimă verificare a căilor de acces şi a înlăturat toate persoanele străine din sala cazanelor.2.1. Examinarea cazanului şi a instalaţiilor auxiliare înainte de aprinderea focului

Înaintea începerii manevrelor pentru punerea în funcţiune a cazanului este necesară verificarea stării tehnice a acestuia şi a instalaţiilor auxiliare, verificare ce se execută de către fochistul şef, ajutat de fochişti, sub directa îndrumare a responsabilului sălii cazanelor, verificarea instalaţiei de automatizare se face de către personal de specialitate instruit în acest scop.

Operaţiile care se execută şi succesiunea lor sunt caracteristice fiecărui tip de cazan şi respectiv fiecărei centrale termice.Cele mai importante operaţii ce se execută sunt:

a) Se verifică suprafeţele de încălzire, respectiv: pereţii membrană, tub focar, camere secţionale, ecrane, fascicole convective etc., verificare ce se efectuează în măsura posibilităţilor atât pe partea gazelor de ardere cât şi pe partea fluidului apă-abur.

Din punct de vedere al siguranţei în funcţionare o atenţie deosebită trebuie acordată îmbinărilor sudate şi mandrinărilor, precum şi zonelor cu îndoituri, racorduri ale ţevilor şi îndoiturilor, curburi, zone în care eventualele defecte apar în mod preferenţial urmare deformării locale a materialului.

Din punct de vedere al funcţionării economice a cazanului, o deosebită atenţie trebuie acordată stării de curăţenie a suprafeţelor de încălzire, cunoscut fiind faptul că zgura, funinginea sau piatra depuse, înrăutăţesc substanţial transferul de căldură de la gazele fierbinţi la fluidul apă-abur, având ca urmare creşterea consumului de combustibil.

b) La tipurile de cazane cu tamburi, se efectuează verificarea interioară şi exterioară a acestora, având drept scop depistarea unor eventuale defecte cum sunt: fisuri, coroziuni, deformaţii.

De asemenea se verifică starea tehnică a amenajărilor interioare tamburilor destinate separării picăturilor de apă din abur, distribuirii apei de eliminare, a dispozitivilor de liniştire precum şi dacă nu au fost uitate în tambur scule sau diferite corpuri străine.

O atenţie deosebită trebuie acordată verificării racordurilor destinate sticlelor de nivel, manometrului, supapelor de siguranţă, capurilor de alimentare etc. dacă tamburul este amplasat în drumul gazelor de ardere, se va verifica cu multă atenţie starea izolaţiei acestuia pentru asigurarea păstrării poziţiei liniei de foc în conformitate cu prevederile proiectului.

c) Se verifică cu multă atenţie camera focarului, canalele de gaze arse şi canalele de aer pentru a se înlătura eventualele materiale sau corpuri străine uitate la terminarea lucrărilor de montaj sau de reparaţie.

Se verifică amănunţit bolţile, rosturile de dilatare vizoarele pentru observarea conducerii focului, clapele de explozie, starea întregii zidării. Se verifică de asemenea asigurarea unei etanşeităţi corespunzătoare pentru înlăturarea pericolului de a se absorbi aer fals şi starea tuturor garniturilor.

O atenţie deosebită trebuie acordată suflătoarelor de funingine, urmărindu-se montarea lor corectă astfel încât jetul de abur sau aer să nu uzeze suprafeţele de încălzire.

d) Armătura fină şi brută se verifică amănunţit, urmărindu-se:- starea indicatoarelor de nivel, încercându-se pe rând toate robinetele acestora;- starea robinetelor de apă şi abur, a robinetelor de purjare, a armăturilor pentru prelevarea probelor de apă şi abur din cazan; tijele armăturilor trebuie să fie curate, iar şuruburile presgarniturilor să aibă câteva spire rezervă pentru strângere;

- 135 -

- ţevile de legătură ale armăturilor trebuie să fie curate şi să nu prezinte dopuri care să micşoreze secţiunea de trecere;- starea supapelor de siguranţă: cu contragreutate sau cu resort.

Acestea trebuie verificate sub aspectul poziţiei corecte a contragreutăţilor, conform datelor înscrise de organul ISCIR în cartea cazanului cu ocazia ultimei verificări oficiale şi respectiv al gradului de stingere a resortului, evidenţiat prin existenţa sigiliului de reglare- starea clapelor de explozie şi a găurilor de vizitare.

e) Instalaţia de automatizare se va verifica atât din punct de vedere al corectitudinii schemei cât şi din punct de vedere a stării tehnice a elementelor componente. Se verifică aparatele de măsură, control şi automatizare, protecţie cazan comenzile şi blocajele, atât pentru cazanul propriu-zis cât şi pentru instalaţiile auxiliare, schemele semnalizărilor acustice şi optice care în timpul exploatării trebuie să informeze personalul de deservire asupra funcţionării corespunzătoare a cazanului în ansamblul său.

Se asigură tensiunea la toate dulapurile de măsură, reglaj, comandă, automatizări, supraveghere flacără etc.

f) Organele de manevrare de la distanţă trebuie să fie verificate dacă funcţionează corespunzător din punct de vedere mecanic şi dacă sunt inscripţionate corect în ceea ce priveşte poziţia acestora.

g) Pâlniile de zgură şi cenuşă, în cazul cazanelor care funcţionează cu combustibil solid, trebuie verificate sub aspectul funcţionării uşoare a dispozitivelor de închidere.

h) Ventilatoarele de aer şi de gaze arse se verifică atât din punct de vedere mecanic (starea tehnică a cuplajelor, ungerea, răcirea etc.) cât şi din punct de vedere electric.

i) La instalaţia de alimentare cu combustibil se verifică: pompele de alimentare, prersiunea gazelor combustibile, presiunea şi temperatura păcurii, presiunea aburului de injecţie, benzile transportoare, morile, instalaţia de evacuare zgură şi cenuşă.

Se verifică dacă este asigurată cantitatea de combustibil necesară pornirii cazanului. O atenţie deosebită se va acorda etanşeităţii circuitelor de combustibil gazos şi respectiv lichid.

j) Se verifică scările şi platformele care trebuie să fie degajate de orice corpuri străine, care ar putea îmoiedica circulaţia personalului de deservire.

k) Se verifică existenţa şi înregistrarea iluminatului normal şi de siguranţă.l) Pompele de alimentare cu apă şi recirculare se verifică atât din punct de vedere mecanic

(centrajul, starea tehnică a cuplajelor, ungerea, răcirea etc.) cât şi din punct de vedere electric.m)Se verifică asigurarea dotării cu mijloace PSI la toate locurile de muncă, starea instalaţiilor

fixe de stins incediu, existenţa plăcuţelor avertizoare.

- 136 -

PREGĂTIREA CAZANULUI PENTRU PORNIRE PREGĂTIREA CAZANULUI ÎN VEDEREA UMPLERII CU

APĂUMPLEREA CU APĂ A CAZANULUI

PUNEREA ÎN FUNCŢIUNE A CAZANULUIPORNIREA CAZANULUI (APRINDEREA FOCULUI ŞI

ÎNCĂLZIREA CAZANULUI)PUNEREA ÎN PARALELE A CAZANULUI

I. PREGĂTIREA CAZANULUI PENTRU PORNIREDacă toate verificările s-a efectuat cu rezultate corespunzătoare se poate trece la executarea

manevrelor în vederea pornirii cazanului.Aceste manevre constau în:− pregătirea cazanului în vederea umplerii cu apă;− umplerea cu apă.

1.1. Pregătirea cazanului în vederea umplerii cu apă În acest scop se execută următoarele operaţii principale:a) Se montează şi se strânge bine capacul tambului, colectoarelor, camerelor secţionate etc.;b) Se închid etanş ventilele de golire şi de purjare ale cazanului, ventilul principal de abur,

ventilul principal de abur, ventilul de ocolire a acestuia.c) Se deschid următoarele armături:− robinetul de purjare al supraîncălzitorului, care trebuie să rămână în poziţia “deschis” pe

toată durata încălzirii, dacă nu există posibilitatea răcirii supraîncălzitorului cu abur preluat de la un alt cazan din centrală sau cu apă recirculată. În cazul răcirii cu abur o atenţie deosebită se va acorda parametrilor aburului (presiune, temperatură), care nu trebuie să fie mai mari decât cei pentru care este construit cazanul în curs de pornire.

− robinetul pentru intrarea apei supraîncălzitor, dacă răcirea acestuia cu ocazia pornirii se face cu apă recirculată.

− robinetul dintre tamburul separator şi economizor, dacă există, închizându-se însă robinetele de pe conducta de alimentare directă a tamburului.

− robinetele de aerisire, inclusiv cele amplasate pe economizor. Dacă asemenea robinete lipsesc se ridică şi se blochează în poziţie deschis una sau ambele supape de siguranţă, care vor rămâne în această poziţie pe toată durata umplerii.

d) Se manevrează corespunzător clapele pentru ocolirea supraîncălzitorului şi economizorului de către gazele de ardere, dacă există canale de ocolire. De asemenea, la cazanele pe combustibil cărbune, se vor ocoli electrofiltrele întimpul funcţionării pe păcură cu gaz.

e) Se pun în poziţie de funcţionare sticlele de nivel. În acest scop se deschid robinetele de legătură cu spaţiul de apă şi respectiv cu spaţiul de abur al tamburului şi se închid robinetele de purjare.

f) Se manevrează corespunzător robinetele cu trei căi prin intermediul cărora sunt montate manometrele, asigurându-se poziţia de funcţionmare a acestora.

g) Se aprinde limina de serviciu, asigurându-se un iluminat corespunzător al armăturilor de sigurtanţă, precum şi al tuturor locurilor de muncă de unde se execută comenzile şi manevrele.

h) Se demontează flanşele oarbe care au asigurat starea de izolare a cazanului faţă de restul instalaţiilor.

- 137 -

1.2. Umplerea cu apă a cazanuluiUmplerea cazanului cu apă se face fie cu condensat, fie cu apă tratată chimic. Metoda de tratare

chimică trebuie să fie astfel stabilită încât să fie asiguraţi indicii chimici ai apei conform prescripţiilor tehnice C18 elaborate de ISCIR.

Dacă umplerea cazanului se face în condiţiile în care tamburul şi sistemul de ţevi sunt reci, temperatura apei trebuie să fie de 60º - 80ºC pentru a se preîntâmpina apariţia tensiunilor termice. Din acelaş motiv prin instrucţiunile interne, care la rândul lor au la bază indicaţiile unităţii constructoare, trebuie să se stabilească şi durata umplerii cu apă a cazanului.

În cazul în care alimentarea cu apă a altor cazane existente în centrală, aflate în funcţiune, se realizează cu aceeaşi pompă cu care se face umplerea cu apă, se va urmări cu mare atenţie nivelul de apă din cazanele respective. Dacă se constată o scădere a nivelului, aceasta înseamnă că debitul pompei este insuficient şi în asemenea situaţii fie că se porneşte o a doua pompă fie că operaţia de umplere cu apă se opreşte, hotărârea în asemenea situaţii se va lua de fochistul şef.

Umplerea cazanului cu apă se va face prin economizor. În timpul operaţiei de umplere se va verifica etanşeitatea la gurile de vizitare, flanşe, armături, în general la toate îmbinările demontabile.

În cazul apariţiei unor pierderi de apă elementele în cauză se vor atinge, iar dacă pierderile nu pot fi înlăturate în acest mod, se vor demonta şi se vor schimba garniturile, golindu-se în acest scop, după caz, o anumită cantitate de apă. Pentru controlul bunei funcţionări a indicatoarelor de nivel se va executa purjarea acestora în momentul imediat următor în care apa şi-a făcut apariţia în ele.

În clipa în care apa a ajuns în dreptul nivelului minim se consideră că operaţia de umplere a fost încheiată. În aceste condiţii se opreşte alimentarea cazanului cu apă şi se execută un control al nivelului, purjându-se sticlele de nivel. De asemenea se verifică toate ventilele de golire, observându-se dacă nivelul apei în tambur rămâne constant. Ventilele de aerisire se închid după ce apa apare la acestea. După încheierea operaţiei de umplere, nivelul apei va fi supravegheat cel puţin o jumătate de oră, existând următoarele posibilităţi:

nivelul se menţine constant ceea ce înseamnă că operaţia este reuşită; nivelul apei scade, situaţie în care trebuie depistate cauzele şi înlăturate, după care se va relua operaţia de umplere cu apă; nivelul apei creşte, ceea ce înseamnă că armătura de pe conducta de alimentare este neetanşă; în asemenea cazuri se înlătură neetanşeitatea şi se aduce apa la nivelul minim.Umplerea unui cazan cu circulaţie forţată se realizează numai cu apă, cu ajutorul pompelor de

alimentare. La pornire din stare rece, circuitul apă-abur este plin cu apă până la separator sau pe tot circuitul, în funcţie de regimul de pornire. Se face aerisirea circuitului conform instrucţiunilor tehnice interne.

Debitul de apă la pornire trebuie să fie egal cu 30% din cel nominal, exceptând cazul când instrucţiunile prevăd astfel. La pornire cazanul cu circulaţie forţată trebuie spălat cu apă la temperatura la care nu va coborî sub 80C până la realizarea indicatorilor chimici prevăzuţi în instrucţiunile interne. De asemenea trebuie realizată circulaţia apei în scopul eliminării aerului.

Regimul de circulaţie este determinat de tipul cazanului şi este indicat în instrucţiunile tehnice interne. Răcirea supraîncălzitorului cu abur străin sau prin deschiderea purjei acestuia se face înainte de aprinderea focului.

- 138 -

II. PUNEREA ÎN FUNCŢIUNE A CAZANULUI Pornirea cazanului (aprinderea focului şi încălzirea cazanului)

Înainte de pornire se conectează toate aparatele de măsură şi control, sistemul de comandă de la distanţă şi echipamentele de protecţie şi de blocare care nu împiedică pornirea şi celelalte sisteme de protecţie şi de comandă de la distanţă.

În cazul defectării unor aparate regulatoare ale sistemului de blocare, de protecţie şi de comandă de la distanţă se permite pornirea cazanului numai cu aprobarea conducerii centralei.

Este interzisă pornirea cazanului în următoarele condiţii: defectarea oricăruia dintre echipamentele de protecţie care asigură oprirea (stingerea

flăcării, reducerea debitului de apă de alimentare, încetarea alimentării cu abur a supra încălzitorului secundar, creşterea sau scăderea presiunii aburului, reducerea presiunii păcurii şi a aburului de pulverizare sau a gazului, oprirea preîncălzitoarelor de aer regenerative, oprirea ventilatoarelor de aer sau de gaze de ardere, reducerea presiunii aerului în cutia arzătoarelor, creşterea presiunii în cazanele cu focare sub presiune, spargerea de ţevi la economizor, şi altele care sunt prevăzute în instrucţiunile tehnice interne). În toate cazurile oricare din protecţii trebuie să acţioneze simultan la întreruperea alimentării cu combustibil a cazanului.

defectarea sistemului de comandă la distanţă a unuia dintre organele de acţionare necesare pentru eliminarea unei avarii.

în cazul existenţei unor zgomote suspecte la suprafeţele de încălzire ale cazanului, la îmbinările sudate ale conductelor de abur şui în conductele de apă de alimentare.

în cazul în care există pierderi de apă-abur la armături. în cazul unor defecte la vanele de închidere a aburului supraîncălzit primar sau secundar; calitatea apei necorespunzătoare. în cazul constatării unor neetanşeităţi în instalaţia de alimentare cu combustibil gazos sau

lichid.Aprinderea focului în cazan este o operaţie de importanţămajoră şi se execută numai după ce

responsabilul sălii cazanelor a înscris în registrul jurnal de supraveghere asemenea dispoziţie.Personalul de deservire (fochistul şi fochistii ajutători) trebuie să fie informaţi din timp asupra

acestei operaţii, care este specifică atât fiecărui tip constructiv de cazan cât şi fiecărui fel de combustibil utilizat.

O importanţă deosebită asupra derulării secvenţelor necesare pentru aprinderea focului o are construcţia focarului, modul în care se realizează circulaţia fluidului apă – abur, modul de răcire a supraîncălzitorului.

La cazanele la care există posibilitatea ocolirii economizorului şi supraîncălzitoruluil, clapele respective vor fi aşezate într-o poziţie care să permită atât ventilarea canalelor în care se află economizorul şi supraîncălzitorul cât şi a celor de ocolire.

Înainte de aprinderea focului trebuie să se asigure o ventilare corespunzătoare a cazanului durata minimă fiind de 10 – 15 minute.

Nerespectarea acestei reguli poate duce la avarii deosebit de grave, ca urmare a exploziilor de gaze la pornire.

Pentru asigurarea unei ventilării corespunzătoare se pun în funcţiune ventilatoarele de aer şi de gaze de ardere (exhaustoarele), registrul (şubărul) acestora fiind în poziţie deschis.

La cazanele cu tiraj natural se deschid complet registrele de aer şi de gaze arse. După o întrerupere mai îndelungată a funcţionării cazanului este posibil ca tirajul să nu acţioneze datorită faptului că drumurile de gaze arse (canalele de fum) şi coşul sunt foarte reci. În asemenea situaţii gazele provenite de la aprinderea focului în loc să fie evacuate la coş pătrund în sala cazanelor.

Pentru prevenirea unei asemenea situatii se recomandă încălzirea coşului înainte de aprinderea focului, care se poate realiza, spre exemplu, cu ajutorul unui rug de lemn aprins la baza coşului (în cazul canalelor de fum înzidite).

Aprinderea focului în cazan se face cu un număr redus de arzătoare. Pornirea cazanului trebuie condusă în aşa fel, încât suprafeţele de încălzire aşezate în focar să fie încălzite uniform.

La aprinderea focului pe gaze, în prealabil se verifică etanşeitatea circuitului de gaze, în mod normal pe automat.

- 139 -

În cazul nefuncţionării programului automat sau dacă nu este realizat acest sistem, verificarea etanşeităţii se face manual şi prin controlul instalaţiei.

După punerea sub presiune a conductei de gaz se vor controla eventualele scăpări de gaze la armături şi la îmbinările cu flanşe.

Punerea sub presiune a conductei de gaz se va face cu ventilatoarele de gaze de ardere în funcţionare la condiţii normale de tiraj în camera de ardere.

Dacă arzătoarele nu se aprind sau se sting cele aprinse, trebuie să se oprească aprinderea focului.

Nu este admisă aprinderea unui arzător de la flacăra altui arzător sau de la zidăria incandescentă.

Reaprinderea focului se face numai după o ventilare a canalelor de aer, de gaze de ardere şi a focarului, cu ajutorul ventilatoarelor de aer şi de gaze de ardere, minimum 10 minute.

Se asigură parametri combustibilului şi ai aerului la valorile stabilite prin instrucţiunea tehnică internă.

La pornirea cazanului se urmăreşte arderea în focar. Flacăra trebuie să fie stabilă, fără pulsaţii, să nu cadă păcură pe vatră sau pe pereţii focarului la cazanele care funcţionează pe păcură.

Se controlează temperatura aerului şi a gazelor de ardere pe traseu.După aprinderea focului cazanul se încălzeşte conform diagramei de pornire (de creştere a

presiunii şi temperaturii). Durata de pornire depinde de sistemul de circulaţie a apei, de parametri aburului şi a modului de răcire a supraîncălzitorului fiind în general condiţionată de solicitările termice şi eforturile care apar în elementele cu pereţii groşi (tambur, colectoare, supraîncălzitor, etc.).

Durata mai depinde de schema de funcţionare, adică de pornirea cazanului pentru a fi pus în paralel cu alte cazane sau de pornirea turbinei simultan cu a cazanului sau separat.

În timpul pornirii programate a unui cazan aflat în stare rece sau după o reparaţie, trebuie urmărite reperele dilatării termice ale tamburului, colectoarelor şi celorlalte elemente constructive ale cazanului. Dilatările termice trebuie să fie uniforme şi simetrice pe toate părţile cazanului.

De asemenea se urmăreşte să lucreze corect reazemele mobile şi fixe şi susţinerile cazanului.În toate cazurile de blocare a deplasării elementelor cazanului, pornirea trebuie întreruptă până

la stabilirea şi îndepărtarea cauzei.Din momentul pornirii unui cazan cu tambur trebuie controlat în permanenţă nivelul apei.

Purjarea aparatelor indicatoare de nivel direct trebuie executată pentru instalaţia de cazan., cu p 40 bar, prima oară atunci când presiunea în cazan este de 1 bar, iar a doua oară înaintea cuplării conductei de abur general.

Pentru cazanele cu presiune > 40 bar, purjarea se realizează prima dată la o presiune de 3 bar, iar a doua oară la o presiune de 13 – 15 bar.

După punerea în funcţiune a cazanului, trebuie verificată corespondenţa dintre indicaţiile aparatelor de nivel directe şi cele ale indicatoarelor de nivel la distanţă.

Dacă înaintea pornirii cazanului s-au executat lucrări de montare a îmbinărilor cu flanşe şi a gurilor de vizitare, se va executa o strângere a buloanelor respective cu chei normale, astfel:- la cazanele cu presiunea nominală până la 64 bar, când presiunea în cazan nu depăşeşte 3 bar;- la cazanele cu o presiune nominală peste 64 bar , când presiunea în cazan nu depăşeşte 4 bar.

În perioada pornirii cazanului, la atingerea presiunii de 1,5 – 2 bar, se saltă uşor supapa de siguranţă şi se aşează la loc, aceasta pentru a evita şi curăţi eventualele murdăririi de pe scaunele supapelor cu ajutorul aburului.

2.2. Punerea în paralel a cazanuluiÎncălzirea conductelor de abur principale trebuie începută cât mai devreme posibil. Pentru

cazanele cu presiunea până la 60 bar, încălzirea conductelor principale de abur trebuie să înceapă cu cca 2 ore înainte de punerea în paralel.

La cazanul de înaltă presiune, încălzirea conductei trebuie să dureze cel puţin 4 ore.

- 140 -

În centralele cu conductă colectoare de abur, încălzirea se începe folosind abur din această conductă. La încălzirea conductei de abur se urmăresc deformaţiile acesteia precum şi comportarea reazemelor fixe şi mobile .

Înainte de legarea cazanului la conducta de abur generală se micşorează focul.Când presiunea în cazan a ajuns cu 2 – 3 bar sub presiunea nominală şi atunci când presiunea

este mai mică decât presiunea din conducta principală cu 0,5 – 1 bar, pentru cazanele până la 60 bar şi cu 2 – 3 bari, pentru cazanele de presiune mai mare, se deschide robinetul de ocolire al robinetului principal de abur.

După egalizarea presiunii din cazan cu cea din conducta de abur, se deschide progresiv şi robinetul principal de abur, executându-se încărcarea cazanului conform normelor stabilite prin instrucţiunile interne.

Dacă în timpul cuplării cazanului apar şocuri şi lovituri hidraulice în conducta de abur, trebuie oprită imediat operaţia de cuplare, micşorat focul şi mărită purjarea conductei de abur.

Suflarea supraîncălzitorului se întrerupe când cazanul ajunge la aproximativ o jumătate din sarcina nominală.

După atingerea temperaturii normale a aburului drenarea conductelor de abur se trece prin oalele de condensaţie.

După punerea în paralel, se închid robinetele conductelor de ocolire.Se vor lua probe de purjare cu ajutorul vasului de răcire şi se va stabili de către laborator cât să

fie deschisă purja continuă.După ce purja continuă este pornită se interzice fochistului a o mări sau micşora fără ştirea

laboratorului care executa analiza purjei.

- 141 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT SIDEXCAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2

Manevrele şi verificările care se fac la:1. – Examinarea cazanului şi a instalaţiilor auxiliare înainte de pornirea

cazanului.2. – Pregătirea cazanului pentru pornire:

- pregătirea cazanului în vederea umplerii cu apă;- umplerea cu apă a cazanului.

2. – Punerea în funcţiune a cazanului:- pornirea cazanului (pornirea exhaustorului şi încălzirea

cazanului);- punerea în paralel a cazanului.

- 142 -

FUNCŢIONAREA CAZANULUI SUPRAVEGHEREA ÎN TIMPUL FUNCŢIONĂRII

GENERALITĂŢI

o Armăturile de siguranţă şi control. Supapele de siguranţă, manometrele, indicatoarele de nivel.

o Elementele cazanului şi instalaţiile auxiliare, zidăria cazanului, izolaţia termică, instalaţia de ardere, instalaţia de alimentare cu apă, ventilatoarele de aer şi exhaustoarele, instalaţia de preparare a apei de alimentare, aparatele de măsură şi control.

FUNCŢIONAREA CAZANULUI, SUPRAVEGHEREA ÎN TIMPUL FUNCŢIONĂRII - GENERALITĂŢI

Funcţionarea cazanului se face în conformitate cu instrucţiunile interne, întocmite de către responsabilul sălii cazanelor.

Instrucţiunile interne trebuie să aibă la bază prescripţiile unităţii constructoare a cazanului, detaliate corespunzător în funcţie de specificul local, ţinând seama de necesitatea asigurării unei exploatări economice şi în condiţii de siguranţă.

În timpul funcţionării, personalul de serviciu trebuie să execute lent toate manevrările registrelor sau robinetelor.

Este interzisă strângerea excesivă a presetupelor, flanşelor, capacelor şi a robinetelor cu ajutorul pârghiilor (prelungitoarelor), deoarece există pericolul ruperii filetelor.

Orice defecţiune care apare în timpul funcţionării cazanului trebuie să fie înscrisă în registrul – jurnal de supraveghere în vederea remedierii.

Dacă defecţiunile apărute pot să pună în pericol siguranţa funcţionării cazanului, ele trebuie aduse imediat la cunoştinţa fochistului şef sau responsabilului sălii cazanelor care vor dispune măsurile necesare, inclusiv pentru oprirea din funcţiune dacă acest lucru este necesar.

Fochistul este obligat să oprească imediat cazanul din funcţiune, când:- nivelul apei a scăzut sub cel minim, fiind totuşi vizibil în sticlă şi continuă să scadă deşi

cazanul este alimentat intens cu apă;- nivelul apei nu se mai vede în sticlă şi nu reapare când se închide robinetul de pe spaţiul de

abur al sticlei.În acest caz alimentarea cu apă este interzisă.

- debitul de apă de alimentare, la cazanele cu străbatere forţată, a scăzut sub limită minimă de siguranţă înscrisă în instrucţiunile de exploatare;

- toate dispozitivele de alimentare cu apă sunt defecte;- toate indicatoarele de nivel nu funcţionează;- nivelul apei a trecut peste marginea superioară a sticlei şi prin purjarea cazanului nivelul nu

scade;

- 143 -

- la elementele cazanului (tambur, colectoare, camere de apă, ţevi, plăci tubulare, cutii de foc, etc.) au apărut burduşiri (cu excepţia umflăturilor mici la ţevi), fisuri sau crăpături (cu excepţia fisurilor şi crăpăturilor mici la ţevi), curgeri ale îmbinărilor sudate (cu excepţia uşoarelor scurgeri la sudurile ţevilor), încălzirea la roşu a unei părţi din peretele metalic;

- s-au produs crăpături mari sau dărâmături la zidăria focarului sau cazanului;- s-a încălzit la roşu o porţiune din scheletul metalic de susţinere al cazanului;- combustibilul antrenat arde în canalele de gaze de ardere şi temperatura acestor gaze creşte

anormal;- sunt atinse limitele de declanşare prin protecţie automată a cazanului, dar instalaţia de

automatizare nu realizează declanşarea;- s-a produs o explozie de gaze în focarul cazanului;- a izbucnit un incendiu în sala cazanelor, care progresează rapid şi nu poate fi stins;- la stingerea accidentală a focului în camera de ardere;- s-au defectat armăturile de control şi de siguranţă;- au apărut defecte la instalaţiile auxiliare (exhaustoare de gaze, pompe recirculare).

Funcţie de particularităţile funcţionale ale cazanului, prin instrucţiunile de exploatare se vor stabili şi alte cazuri de oprire forţată.

În timpul funcţionării cazanului se va acorda o atenţie deosebită:- menţinerii nivelului normal al apei printr-o alimentare uniformă a cazanului. Nu se admite

scăderea sau creşterea nivelului sub nivelul minim, respectiv peste nivelul maxim;- menţinerii presiunii nominale a aburului;- menţinerii temperaturii nominale a aburului şi a apei de alimentare;- funcţionării normale a arzătoarelor;- funcţionării normale a aparatelor de măsură şi control, a instalaţiei de protecţie şi reglare

automată, a armăturilor de siguranţă, etc;- menţinerii debitului de apă, corespunzător cantităţii de combustibil şi debitului de abur

livrat la cazanele cu străbatere forţată;- funcţionării economice a cazanului.

Pentru funcţionarea în condiţii de siguanţă, personalul de deservire trebuie să supravegheze starea cazanului şi a instalaţiilor auxiliare, respectând cu stricteţe regimul de exploatare stabilit pentru cazan.

II. INSTALAŢIILE CE SE SUPRAVEGHEAZĂ

2.1. Armăturile de siguranţă şi control

O atenţie deosebită trebuie acordată armăturilor de siguranţă şi control, în principal supapelor de siguranţă, manometrelor, indicatoarelor de nivel.

2.1.1. Supapele de siguranţă se verifică fiecare în parte prin ridicarea cu mare grijă a capetelor pârghiilor, în cazul supapelor cu pârghie şi contragreutate, sau manevrarea pârghiei special destinată pentru această operaţie, în cazul supapelor cu resort.

Această manevră trebuie să dureze un timp foarte scurt, luându-se măsuri corespunzătoare de protecţia muncii pentru prevenirea opăririi datorită aburului fierbinte scăpat prin supapă.

Verificarea bunei funcţionări a supapelor de siguranţă prin suflare, se efectuează cel puţin o dată la 24 h.

Eventualele defecţiuni ale supapelor de siguranţă se vor aduce la cunoştinţa responsabilului sălii cazanelor.

Personalul de deservire va înscrie în registrul jurnal de supraveghere rezultatele verificărilor efectuate.

- 144 -

Pentru asigurarea unei bune funcţionări a supapelor de siguranţă este necesar ca pârghiile să se mişte uşor în furcile de ghidajm iar contragreutăţile să fie bine fixate şi să aibă o poziţie stabilă în şanţurile practicate în acest scop.

Sunt strict interzise următoarele operaţii, care periclitează siguranţa în funcţionare a cazanului:- blocarea pârghiilor prin împănarea acestora;- adăugarea unor greutăţi suplimentare, peste contragreutăţile existente;- deplasarea contragreutăţilor în lungul pârghiilor; - strângerea resortului faţă de poziţia de reglare stabilită.Reglarea supapelor de siguranţă se face de către organul ISCIR, care înscrie în cartea

cazanului, partea de exploatare, elementele de reglaj. Este interzisă orice modificare a reglajului supapei fără avizul prealabil al ISCIR.

2.1.2. Manometrele trebuie supravegheate permanent în timpul funcţionării pentru ca presiunea din cazan să nu crească peste valoarea presiunii nominale. Presiunea maximă admisă va fi însemnată pe cadranul manometrelor cu o linie roşie.

Verificarea bunei funcţionări a manometrelor se execută prin manipularea lentă a robinetelor cu trei căi. Când se face legătura cu atmosfera, acul indicator trebuie să coboare uşor până la poziţia zero, iar odată cu cuplarea în spaţiul sub presiune, să revină în poziţia iniţială.

Cel puţin odată pe săptămână manometrele trebuiesc verificate cu ajutorul unui manometru de control, care se fixează printr-un dispozitiv de flanşa robinetului cu trei căi.

Dacă la această verificare indicaţiile manometrelor verificate diferă cu mai mult de 2% faţă de indicaţiile manometrului de control atunci acestea se schimbă cu altele, în bună stare.

2.1.3. Indicatoarele de nivel trebuiesc menţinute în stare de curăţenie atât în interior cât şi în exterior, pentru a se asigura buna vizibilitate a nivelului apei. Verificarea indicatoarelor de nivel se face în mod obligatoriu la preluarea schimbului şi în timpul schimbului cu frecvenţa stabilită prin instrucţiunile interne.

La o funcţionare corectă, apa trebuie să oscileze foarte uşor în sticlă. Lipsa oscilaţiilor indică o defecţiune care trebuie înlăturată.

Suflarea sticlelor indicatoare de nivel trebuie făcută într-o anumită ordine pentru a nu se produce variaţii bruşte de temperatură, care ar putea provoca spargerea sticlelor.

Nivelul apei trebuie urmărit atât înainte cât şi după suflare. Odată terminată suflarea nivelul trebuie să urce repede, apoi să oscileze uşor.

Ordinea cronologică a operaţiilor de suflare a sticlelor indicatoare de nivel este următoarea:- Se deschide robinetul de purjare al indicatorului.Apa dispare dins ticlă realizându-se astfel suflarea sticlei.- Se închide robinetul de pe racordul de legătură cu spaţiul de abur. Sticla se va umple cu apă

realizându-se astfel suflarea racordului de legătură cu spaţiul de apă.- Se deschide robinetul de pe racordul de legătură cu spaţiul de abur şi se închide robinetul

de pe racordul de legătură cu spaţiul de apă, realizându-se astfel suflarea racordului cu spaţiul de abur;

- Se deschide robinetul de pe racordul de legătură cu spaţiul de apă şi se închide robinetul de purjare al indicatorului. Apa va apare în sticlă fiind necesară compararea cu nivelul din cel de-al doilea indicator.Dacă nivelul apei a scăzut sub nivelul minim, cazanul fiind „trecut pe manual”, se va procedat astfel:

a) Dacă apa din sticlă se vede:- se măreşte debitul apei de alimentare;- se reduce debitul de abur al cazanului.

b) Dacă apa nu se mai vede şi nici nu reapare la închiderea robinetului de legătură cu spaţiul de abur:- se opreşte imediat focul;- se închide ventilul principal de abur;

- 145 -

- se opreşte alimentarea cu apă.Se urmăreşte să fie asigurată în permanenţă o bună iluminare a indicatoarelor de nivel.Dacă indicatoarele de nivel se află plasate la înălţime, ele trebuie să aibă o înclinare

corespunzătoare pentru ca vizibilitatea să fie optimă. Este cu desăvârşire interzisă funcţionarea cu un singur indicator de nivel.

Indicatorul de nivel coborât, dacă există, va fi verificat în comparaţie cu indicatoarele de sticlă cel puţin de trei ori pe schimb.

2.2. Elementele cazanului şi instalaţiile auxiliare

Elementele sub presiune ale cazanului (tamburul, colectoarele, ţevile, etanşeitatea îmbinărilor, ş.a.) pot fi supravegheate în timpul funcţionării numai din exterior, într-o anumită măsură.

În cazul în care se constată apariţia unor deformaţii, fisuri, etc. se va anunţa imediat fochistul şef sau responsabilul sălii cazanelor.

Conductele de abur sau de apă se verifică în principal sub următoarele aspecte:- etanşeitatea îmbinărilor realizate prin sudură sau prin flanşe;- starea suporţilor (din beton armat sau metalici) şi îndeosebi a punctelor de sprijin mobile

care permit dilatarea;- starea compensatoarelor de dilataţie;- etanşeitatea robinetelor de golire şi de aerisire.

2.2.1. Zidăria cazanului se verifică atât în exterior cât şi în interior, starea tehnică a căptuşelilor refractare şi a bolţilor din interiorul focarului se urmăreşte prin vizoarele practicate în pereţii cazanului.

Se verifică dacă s-au produs desprinderi de cărămizi, supraîncălziri ale zidăriei focarului, crăpături la bolţi sau zidărie.

În timpul funcţionării cazanului temperatura zidăriei în exterior nu trebuie să depăşească 400 C.

2.2.2. Izolaţia termică se verifică din exterior.Nu trebuie să prezinte crăpături, desprinderi de material izolant, umeziri sau coroziuni ale

carcaselor metalice de protecţie.2.2.3. Instalaţia de ardere va fi supravegheată pe moment în timpul funcţionării cazanului,

operaţie care constă în principal din:- verificarea etanşeităţii conductelor de combustibil pentru evitarea nu numai a pierderilor ci şi înlăturarea pericolului de incendiu;- verificarea dezvoltării în focar a unei flăcări stabile şi continue, care să cuprindă întreg focarul;- asigurarea unor curăţiri corespunzătoare a arzătoarelor de păcură, prin suflarea periodică cu abur (la arzătoarele care prin construcţie au această posibilitate).

2.2.4. Instalaţia de alimentare cu apă

Funcţionarea corectă a instalaţiei de alimentare cu apă condiţionează siguranţa cazanului în timpul exploatării.

Pompele trebuie să aibă o funcţionare liniştită, fără vibraţii, zgomote sau bătăi.Se verifică permanent gradul de încălzire al lagărelor neadmiţându-se creşterea temperaturii

uleiului mai mult de 600 C.Eventualele pierderi de apă şi aspiraţii de aer pe la presetupe trebuie înlăturate prin strângerea

corespunzătoare a acestora.La fiecare 500 ore de funcţionare este indicat să se schimbe uleiul de răcire iar lagărele

pompelor să fie spălate cu petrol şi apoi cu ulei curat.Dacă prin proiect, în sala cazanelor sunt prevăzute două conducte pentru apa de alimentare,

ambele conducte trebuie menţinute sub presiune.

- 146 -

Alimentarea cazanului se poate face numai printr-o conductă, cu condiţia ca prin a doua, care de asemenea trebuie să fie în funcţiune, să treacă un debit de cca 10 – 15 % din necesarul de apă de alimentare.

2.2.5. Ventilatoarele de aer şi exhaustoarele

În timpul exploatării acestea se supraveghează sub următoarele aspecte:- lagărele să fie răcite corespunzător, temperatura uleiului de răcire să nu depăşească 600 C;- turaţia să fie reglată corespunzător sarcinii cazanului;- temperatura gazelor de ardere să nu depăşească limitele admise;- temperatura aerului debitat de ventilatoare să nu scadă sub o anumită valoare, stabilită prin

instrucţiunile interne. Dacă temperatura este de exemplu sub 400 C, este posibil ca în zona de intrare a aerului în preîncălzitor să aibă loc fenomenul de condensare a vaporilor din gazele de ardere, care poate conduce la coroziuni sau la înfundarea preîncălzitorului, datorită lipirii cenuşii antrenată în gaze.

Electromotoarele care antrenează pompele, ventilatoarele sau exhaustoarele nu trebuie să absoarbă o cantitate mai mare de curent, citit la ampermetru dacât valoarea înscrisă pe plăcuţa de fabricaţie. O eventuală creştere a curentului absorbit denotă o defecţiune în conducta de gaze sau de aer, (aspiraţie mare, pierderi de aer, ş.a.).

Mersul electromotoarelor trebuie să fie liniştit încălzirea normală (temperatura părţilor exterioare în zona lagărelor să fie suportată cu mîna), să nu se producă scântei la perii sau colector.

2.2.6. Instalaţia de preparare a apei de alimentareVerificările ce se execută cuprind în principal:- examinarea stării tehnice a instalaţiei;- analiza calităţii probelor de apă brută, apă de alimentare, apă din cazan şi abur, compartativ

cu indicii admişi conform prescripţiilor tehnice;- asigurarea cantităţii de apă preparată necesară;- introducerea corectă a reactivilor;- respectarea perioadelor prescrise pentru curăţirea sau înlocuirea filtrelor.

- 147 -

LECŢIA PREACTICĂ LA ISPAT – SIDEX CAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2

Supravegherea cazanului în timpul funcţionării.Verificările care se efectuează, mod de acţiune asupra cazanului şi a instalaţiilor auxiliare:

1. – Armăturile de siguranţă şi control:- supapele de siguranţă;- manometrele;- indicatoarele de nivel.

2.– Elementele cazanului şi instalaţiile auxiliare (zidăria cazanului, izolaţia termică).

3.-Instalaţia de alimentare cu apă

4. Exhaustoarele de bază şi rezervă

5. Aparatele de măsură şi control.

FUNCŢIONAREA CAZANULUI SUPRAVEGHEREA ÎN TIMPUL FUNCŢIONĂRII:

- Instalaţia de automatizare: sisteme de comandă, sisteme de protecţie, sisteme de reglare, instalaţii de semnalizare.

- Purjarea cazanului: Purjarea periodică; Purjarea continuă.

- Suflarea suprafeţelor de încălzire ale cazanului- Evacuarea cenuşii şi a zgurii- Verificări şi încercări profilactice.

- 148 -

REGLAREA CAZANELOR ÎN TIMPUL FUNCŢIONĂRII GENERALITĂŢI. REGLAREA ARDERII. REGLAREA ALIMENTĂRII CU APĂ. REGLAREA

TIRAJULUI. REGLAREA TEMPERATURII DE SUPRAÎNCĂLZIRE A ABURULUI. FUNCŢIONAREA ECONOMICĂ A CAZANELOR. PIERDERI DE CĂLDURĂ ÎN

FUNCŢIONAREA CAZANELOR RANDAMENTUL CAZANELOR

I. REGLAREA CAZANELOR ÎN TIMPUL FUNCŢIONĂRIII.1. GENEALITĂŢI

Reglarea cazanelor în timpul funcţionării are ca obiect principal realizarea unor anumiţi indicatori tehnico-economici, care caracterizează atât gradul de economicitate al cazanelor cât şi siguranţa în timpul funcţionării.

Conducerea unităţii deţinătoare trebuie să organizeze o urmărire şi analiză detaliate a indicatorilor tehnico-economici pentru a cunoaşte în orice moment abaterile de la regimul de funcţionare stabilit prin proiect, nivelul economicităţii şi gradul de rentabilitate.

Indicatorii principali care caracterizează funcţionarea cazanelor sunt următorii:- indicatori economici;- indicatori tehnologici;- indicatori de regim.Indicatorii economici sunt caracterizaţi de randamentul cazanului (randament brut şi

randament net) şi de consumurile specifice de combustibil şi energie electrică pentru a obţine o unitate de energie termică.

Indicatorii tehnologici sunt caracterizaţi prin procesele de funcţionare care au loc în cazan şi se referă la coeficientul de exces de aer, conţinutul de CO2, CO şi O2 în gazele de ardere, temperatura gazelor de CO2, conţinutul de gaze nearse în produsele de ardere care se evacuează la pâlnie.

Indicatorii de regim sunt caracterizaţi de factorii care determină regimul de bază de funcţionare, care sunt indicatorii de timp şi coeficientul de încărcare..

Indicatorul de timp are la bază, la rândul lui, timpii de funcţionare, de reparaţii şi de avarii într-o anumită perioadă de timp, de regulă un an.

Indicatorii de încărcare evidenţiază debitul mediu realizat de cazan în perioada analizată şi se caracterizează prin coeficienţii de încărcare şi de utilizare ai debitelor termice instalate în sala cazanelor.

În esenţă, scopul reglării cazanului este acela de a asigura permanent corelarea dintre producţia de abur a cazanului şi sarcină (cantitatea de abur cerută de consumatori).

În procesul de producţie sunt unele situaţii în care este nevoie de o cantitate mai mică sau mai mare de abur. Cazanul trebuie să răspundă acestei necesităţi, consumând o cantitate mai mare sau mai mică de combustibil şi respectiv de apă. De asemenea, va trebui introdus în focar o cantitate mai mică sau mai mare de aer, astfel încât arderea să fie completă, fără oxid de carbon şi fără combustibil nears.

Ţinând seama de cele de mai sus reglarea funcţionării unui cazan se realizează prin modificarea următoarelor raporturi:

- raportul dintre cantitatea de abur produs şi cantitatea de combustibil consumat;- raportul dintre cantitatea de abur produs şi alimentarea cu apă a cazanului;- raportul dintre cantitatea de abur produs şi depresiunea în canalele de fum.În cazul în care într-o centrală termică funcţionează mai multe cazane, o problemă deosebit de

importantă o constituie repartiţia optimă a sarcinii între cazane, astfel încât, la nivelul centralei termice, să se asigure un consum total minim de combustibil.

- 149 -

Pentru modificarea raporturilor mai sus menţionate, funcţie de cantitatea de abur cerută de consumator, fochistul trebuie să intervină operativ şi să execute următoarele manevre:

- măreşte sau micşorează cantitatea de combustibil introdusă în focar în scopul menţinerii constante;

- măreşte sau micşorează cantitatea de aer de combustibil introdusă în focar în scopul menţinerii constante;

- măreşte sau micşorează cantitatea de aer de combustie în scopul realizării unei arderi perfecte;

- măreşte sau micşorează tirajul pentru reglarea debitului de gaze arse;- activează alimentarea cu apă pentru a menţine nivelul normal în tambur;- acţionează asupra dispozitivului de reglare a temperaturii pentru a obţine temperatura de

supraîncălzire a aburului la valoarea nominală.Toate aceste manevre trebuie executate lent şi cu urmărirea permanentă a efectului lor (la

indicaţiile aparatelor de măsură şi control).La cazanele moderne, perfect automatizate, toate aceste manevre se fac automat fără intervenţia

omului, funcţie de cantitatea de abur preluată de consumatori.

REGLAREA ARDERIIReglarea arderii înseamnă de fapt corelarea permanentă a cantităţii de abur produs şi a cantităţii

de combustibil consumat.Prin acest reglaj fochistul trebuie să asigure o ardere cât mai completă la orice variaţie a

debitului cazanului între debitul minim şi maxim admis.Pentru realizarea celor de mai sus trebuie asigurat permanent un anumit raport între debitul de

abur al cazanului şi următoarele elemente:- cantitatea de combustibil;- cantitatea de aer de ardere;- tirajul.Operaţia de reglare se execută într-o anumită ordine acţionând asupra elementelor menţionate

mai sus. Astfel, dacă sarcina cazanului creşte, se va mări mai întâi tirajul, apoi aerul şi în final cantitatea de combustibil. În acest mod se creează posibilitatea ca la o creştere a cantităţii de combustibil, aerul introdus să asigure o ardere completă, iar tirajul, evacuarea cantităţii sporite de gaze de ardere.

La scăderea sarcinii cazanului manevrele care trebuie executate sunt aceleaşi, însă în ordine inversă.

Intervenţiile fochistului asupra combustibilului, aerului şi tirajului trebuie făcute în mod lent, fără salturi mari, asigurându-se permanent un control al gazelor evacuate, care indică de fapt calitatea arderii.

Acest control se poate asigura şi prin observarea flăcării în focar sau a fumului evacuat pe coşul cazanului. În cazul unei arderi corespunzătoare flacăra trebuie să fie galbenă deschisă cu vârfuri necolorate şi să cuprindă toată camera focarului, iar fumul să fie incolor.

Dacă flacăra în focar este galbenă spre roşu, portocalie sau chiar roşie, înseamnă că arderea se face necorespunzător, în condiţii de lipsă de aer. Dacă culoarea este galbenă strălucitoare, spre alb, cu limbi alungite, înseamnă că arderea are loc în condiţii de exces mare de aer.

În primul caz fumul la coş este negru şi gros, iar în al doilea este incolor.Reglarea combustibilului se asigură diferit, funcţie de felul combustibilului, astfel:

a) În cazul combustibilului solid, ars pe grătar, se execută următoarele operaţii:- reglarea stratului de combustibil, asigurând o împrăştiere uniformă a acestuia pe grătar.

Grosimea stratului este funcţie de granulaţia combustibilului şi de felul grătarului şi se stabileşte prin instrucţiunile interne.

- reglarea vitezei grătarului;- îndepărtarea zgurii de pe grătar.

b) În cazul combustibilului solid, ars sub formă de praf, sunt necesare următoarele:

- 150 -

- întreţinerea permanentă a flăcării, prin alimentarea corespunzătoare a arzătoarelor, asigurarea unei presiuni optime a aerului insuflat, asigurarea unui tiraj corespunzător;

- reglarea cantităţii de combustibil necesar fie prin acţionarea dozatoarelor de praf (reglare fină) fie prin scoaterea din funcţiune a unui anumit număr de arzătoare (reglare grosieră).

c) Reglarea combustibilului lichid se asigură prin manevrarea corespunzătoare a robinetelor de păcură şi de abur, de injecţie. Ca şi în cazul cărbunelui praf se poate asigura şi o reglare grosieră prin oprirea unor arzătoare.

d) În cazul combustibilului gazos reglarea se asigură în acelaşi mod în care se asigură pentru combustibilul lichid.Reglarea cantităţii de aer necesar arderii se asigură acţionând asupra:- clapelor de aer;- turaţiei ventilatorului de aer (în cazul aerului insuflat).

e) La cazanele recuperatoare, care funcţionează cu combustibil gaze reziduale, operaţia de reglare a arderii este asemănătoare, în principiu, cu cea de la cazanele care funcţionează cu gaze naturale, iar la cazanele recuperatoare care, de exemplu, funcţionează cu leşie (cazanele din combinatele de celuloză şi hârtie), operaţia este mult mai complexă.La toate cazanele recuperatoare, instrucţiunile interne trebuie să determine manevrele care trebuie executate de către personalul de deservire şi indicii care trebuie urmăriţi astfel încât pe tot parcursul funcţionării să se realizeze o ardere corespunzătoare.

REGLAREA ALIMENTĂRII CU APĂ Se realizează în scopul corelării permanente a cantităţii de abur produs cu cantitatea de apă de

alimentare.Cantitatea de apă de alimentare se reglează prin:- manevrarea robinetului aflat pe conducta de apă, între pompă şi cazan (la pompele

centrifuge);- manevrarea robinetului de abur, la pompele acţionate cu abur, în vederea schimbării vitezei

de mişcare;- pornirea şi oprirea pompei (manevră nerecomandabilă).Alimentarea cazanului trebuie astfel asigurată încât nivelul să fie permanent menţinut între

minim şi maxim, cu variaţii cât mai mici.Dacă nivelul apei depăşeşte „limita maximă” apare pericolul ca apa încărcată cu săruri să

pătrundă din tambur în supraîncălzitor, formând depuneri de piatră pe ţevi. Acest fenomen determină distrugerea supraîncălzitorului. Dacă nivelul apei este sub cel „minim” se pot produce avarii şi accidente grave (arderea ţevilor fierbătoare, deformarea tuburilor de flacără, etc.).

Cazanele de apă fierbinte lucrează în general cu debit constant de apă, indiferent de sarcina termică. Preluarea variaţiilor de sarcină de la consumator se realizează prin variaţiile temperaturii de intrare şi ieşire a apei din cazan.

Unele cazane de apă fierbinte pot funcţiona în două regimuri: de bază şi de vârf. În regimul de bază apa străbate suprafeţele de încălzire în serie, iar în regim de vârf, prin introducerea unor diafragme, apa va circula în paralel.

În ce priveşte reglarea sarcinii, aceasta se realizează, de regulă, prin menţinerea în funcţiune a unui anumit număr de arzătoare, respectiv a unuia sau două ventilatoare de aer (după caz). Ventilatoarele de aer au posibilitatea, la rândul lor, să-şi regleze debitul de aer prin acţionarea unor obturatoare amplasate pe partea de aspiraţie.

REGLAREA TIRAJULUI

Corelarea permanentă dintre cantitatea de abur produs şi presiunea în canalele de fum reprezintă reglarea tirajului, care se asigură prin:

- manevrarea corespunzătoare (închidere sau deschidere) a registrului de gaze (şubărului);- variaţia turaţiei exhaustorului (dacă există).

- 151 -

REGLAREA TEMPERATURII DE SUPRAÎNCĂLZIRE A ABURULUI

Temperatura de supraîncălzire a aburului se urmăreşte în permanenţă şi trebuie menţinută la valoarea nominală prin acţionarea dispozitivului de reglare a temperaturii.

II. FUNCŢIONAREA ECONOMICĂ A CAZANELOR

2.1. PIERDERI DE CĂLDURĂ ÎN FUNCŢIONAREA CAZANELORCantitatea de căldură produsă în focarele cazanelor prin arderea combustibilului nu este folosită

în întregime pentru producerea aburului. O anumită parte se pierde prin:- gazele de ardere evacuate în coş;- arderea incompletă a combustibilului;- radiaţia suprafeţelor exterioare ale cazanului;- evacuarea cenuşii fierbinţi;- combustibilul nears căzut prin barele grătarului, înglobat în zgură, în cenuşă sau antrenat de

gazele de ardere la coş;- purjare;- exploatare intermitentă (opriri şi porniri dese) cu cât pierderile menţionate mai sus sunt mai

mici,cu atât combustibilul ars în cazan este mai bine valorificat, respectiv randamentul cazanului este mai mare. De regulă, randamentele cazanelor variază între 70 şi 95%, funcţie de tipul constructiv al cazanului şi combustibilul folosit.

Randamentul maxim al unui cazan se obţine la un debit de 0,8 din debitul nominal.

2.2. RANDAMENTUL CAZANULUI

Criteriul de apreciere a eficienţei economice a cazanelor de abur este randamentul.Randamentul cazanului poate fi definit prin două metode: directă şi indirectă.În general se aplică metoda directă şi se verifică rezultatele obţinute prin metoda indirectă.

2.2.1. METODA DIRECTĂ DE STABILIRE A RANDAMENTULUI

Randamentul cazanului calculat prin metoda directă este definit de raportul dintre cantitatea de căldură preluată în cazan de agentul termic şi cantitatea de căldură introdusă în cazan, provenită din surse exterioare.

Astfel, randamentul cazanului este dat de relaţia:

în care:Qat – cantitatea de căldură preluată în cazan de agentul termic, în Kcal/h.Qi - cantitatea de căldură introdusă în cazan în Kcal/h.

sau

unde:D – debitul de abur al cazanului, în kg/h;io – entalpia aburului la ieşirea din cazan, în kj/kgia – entalpia apei de alimentare, în kj/kgB- debitul de combustibil, în kg/h sau Nm3/hqi – puterea calorifică inferioară a combustibilului, în kj/kg sau kj/Nm3.

Pentru cazanele în care pe lângă căldura dezvoltată de combustibil, se mai introduce căldura şi de la alte surse, aceasta se adaugă în numitorul fracţiei. Astfel, în cazul preîncălzirii aerului în

- 152 -

calorifere cu abur înainte de intrarea în preîncălzitorul de aer al cazanului, expresia randamentului devine:

în care: L – cantitatea de aer necesară pentru arderea unităţii de masă de combustibil, în Nm3/kg sau Nm3/ Nm3.i – creşterea entalpiei aerului în schimbul de căldură încălzit de la o sursă exterioară, în kj/ Nm3.

În relaţiile prezentate s-a considerat că debitul de apă intrat în cazan este egal cu debitul de abur produs, adică debitul de purjă s-a considerat egal cu zero.

2.2.2. Metoda indirectă de stabilire a randamentului

Randamentul cazanului stabilit prin metoda indirectă se calculează prin determinarea pierderilor de căldură.

Astfel, randamentul este determinat de relaţia:

qp – pierderile totale de căldură în circuitul cazanului în %;qp1 – pierderea prin căldură sensibilă a gazelor de ardere evacuate la cos, în %;qp2 – pierderea datorată arderii incomplete din punct de vedere chimic a combustibilului, în %;qp3 – pierderea datorată ardere incomplete din punct de vedere mecanic a

combustibilului, în %.qp4 – pierderea de căldură prin convecţie şi radiaţie (prin pereţi) către mediul înconjurător, în %.qp5 - pierderea de căldură prin purjare, în %.qp6 – pierderea de căldură prin funcţionarea intermitentă în %.

Deci, cantitatea de căldură pierdută din cazan Qp, se calculează cu relaţia:

Qp = Qp1 + Qp2 + Qp3 + Qp4 + Qp5 + Qp6 în Kcal/h

- Căldura pierdută prin gazele de ardere evacuate la coş (Qp1)

Gazele arse părăsind coşul cu o temperatură ridicată (între 1500 şi 3000 C) transportă cu ele o mare cantitate de căldură. Pierderile prin gazele de ardere sunt cu atât mai mari cu cât temperatura şi debitul lor sunt mai mari.

Deci, trebuie luate toate măsurile în vederea eliminării gazelor în atmosferă cu o temperatură cât mai mică. De asemenea, fochistul poate acţiona asupra reducerii volumului gazelor de ardere printr-o ardere fără exces de aer şi prin depistarea şi eliminarea pătrunderilor de „aer fals”.

Cele mai mari pierderi de căldură la cazane se datorează căldurii pierdute prin gazele de ardere. Valoarea acestor pierderi este cuprinsă între 4 şi 12%. Pierderile sunt mai mari la cazanele mici şi mai reduse la cazanele mari.

- Căldura pierdută prin arderea incompletă din motive chimice (Qp2).

- 153 -

Această căldură este cauzată de arderea incompletă (imperfectă) a combustibilului. Astfel, datorită unei conduceri necorespunzătoare a procesului de ardere,în gazele de ardere se găsesc gaze combustibile nearse (oxid de carbon, hidrogen).

Aceste pierderi pot fi reduse prin realizarea de către fochişti a unei arderi perfecte (lipsa totală a oxidului de carbon din gazele de ardere).

Valoarea pierderilor de căldură Qp2 este de 0,1 – 0,5 %.

- Căldura pierdută prin combustibilul nears din motive mecanice (Qp3)Acest tip de pierderi de căldură este specific combustibililor solizi. În cazul combustibililor

gazoşi şi lichizi Qp3 = 0.Căldura pierdută prin combustibil nears din motive mecanice se compune din:- căldura conţinută în combustibilul nears amestecat sau acoperit de zgură şi cenuşă;- căldura conţinută în particulele de cărbune căzute în cenuşar printre barele grătarului;- căldura conţinută în cărbunele nears antrenat de gazele arse pe coşul instalaţiei.

Ponderea pierderilor de căldură prin combustibilul nears din motive mecanice este de cca 2 – 4 % pentru cazane mici şi 1 – 2 % pentru cazane mari.

- Căldura pierdută în mediul înconjurător prin pereţi (Qp4)O parte importantă din căldura produsă în focarul cazanului se pierde în mediul ambiant prin

pereţii cazanului, uşi, şubere, etc.Pierderile prin pereţi sunt cu atât mai mari cu cât suprafaţa acestora este mai mare şi cu cât

izolarea termică este mai slabă.Deci, pentru reducerea pierderilor prin pereţi trebuie ca zidăria refractară şi izolarea termică să

fie de calitate cât mai bună. La cazanele mari, moderne, pierderile în mediul înconjurător, prin suprafeţele exterioare au valori până la 1%, pe când la cazanele mici ele ajung până la 2%.

- Căldura pierdută prin purjare (Qp5)Prin purjările care se fac în scopul îndepărtării nămolului şi sărurilor, se elimină în mediul

ambiant o mare cantitate de căldură. Din acest motiv purjările trebuie efectuate corect şi la timp.Reducerea numărului de purjări se face prin tratarea corectă a apei de alimentare Qp5 variază

între 0,5 – 2 %.

- Căldura pierdută prin funcţionarea intermitentă (Qp6)Cu cât se fac mai multe porniri şi opriri ale cazanelor cu atât se pierde mai multă căldură prin

încălzirea până la temperatura de regim şi prin răcirea până la temperatura mediului.Randamentul determinat astfel se mai numeşte randament termic brut sau randament

global.Este cunoscut faptul că pentru acţionarea instalaţiilor auxiliare, ca de exemplu pompe cu abur,

mari, ventilatoare şi exhaustoare, se consumă o anumită cantitate de energie. Dacă această energie se transformă în cantitate de căldură şi se scade din randamentul global, se obţine randamentul net al cazanului.

Pentru realizarea unui randament cât mai ridicat al cazanului, personalul de serviciu este obligat să ia toate măsurile, astfel ca pierderile de căldură să fie cât mai mici. În acest scop este necesară urmărirea permanentă a temperaturii gazelor evacuate la coş, cu ajutorul termometrelor sau termocuplelor, precum şi a componenţilor chimici în gazele evacuate, cu ajutorul analizoarelor de gaze.

De asemenea, trebuie asigurată starea corespunzătoare a zidăriei şi izolaţiilor, pentru reducerea la minimum a pierderilor de căldură prin radiaţie.

Trebuie respectate cu stricteţe instrucţiunile interne cu privire la regimul de evacuare a cenuşei, felul combustibilului şi caracteristicile sale principale (putere calorifică, granulaţie, fluiditate), regimul de purjare şi continuitatea funcţionării.

- 154 -

2.3. EFECTUAREA ÎNCERCĂRILOR DE STABILIRE A RANDAMENTULUI

2.3.1. Randamentul cazanului poate fi stabilit prin metoda directă de calcul, măsurându-se cantitatea de căldură primită de apă şi abur pe o anumită perioadă de timp şi cantitatea de combustibil consumată de cazan în acelaşi interval de timp. În acest scop trebuie măsurate următoarele mărimi: presiunea, temperatura şi debitul aburului supraîncălzit şi a aburului supraîncălzit intermediar, presiunea şi temperatura apei de alimentare, precum şi debitul de apă de alimentare, consumul de combustibil şi puterea calorifică a combustibilului.

Măsurile de presiuni şi de temperaturi se execută, de obicei, din zece în zece minute, iar măsurile de debite cu manometrul diferenţial, din trei în trei minute.

În timpul încercării se lucrează cu purja continuă închisă (în caz contrar, trebuie măsurat şi debitul de purjă). Încercările de randament se efectuează pentru diferite sarcini ale cazanului. Durata încercării pentru fiecare sarcină, este de cca 6 – 8 ore. Înainte de începerea măsurătorilor pentru fiecare sarcină, cazanul trebuie menţinut la sarcina respectivă cca trei ore. Metoda directă de stabilire a randamentului prezintă avantajul rapidităţii (fiind necesare un număr mic de măsurători şi eliminându-se necesitatea încercărilor de laborator). Dezavantajul metodei constă în erorile mari, care pot apărea la măsurarea consumului de combustibil.

2.3.2. Stabilirea randamentului se poate efectua şi indirect, prin întocmirea bilanţului termic, adică prin determinarea tuturor pierderilor.

În acest caz, trebuie măsurate următoarele mărimi: temperatura gazelor de ardere la ieşirea din cazan, excesul de aer în gazele de ardere (prin analiza gazelor de ardere), conţinutul de gaze combustibile în gazele de ardere, conţinutul de combustibil nears în zgură şi în cenuşă (este necesar ca proba de zgură să fie luată cu atenţie pentru a nu obţine rezultate eronate, având în vedere că bulgării de zgură conţin puţine particule nearse, iar zgura măruntă mai multe particule nearse), temperatura zgurei lichide.

Durata încercărilor fiecare sarcină, este de cca 4 ore. Randamentul astfel calculat este randamentul brut al cazanului, în care se consideră numai consumul de combustibil.

Pentru calculul randamentului net al cazanului, se ia în calcul şi consumurile de energie electrică, pentru serviciile interne, care transformate în cantitate de căldură, se scade din randamentul global.

FUNCŢIONAREA ECONOMICĂ A CAZANELOR INDICII PENTRU CONTROLUL FUNCŢIONĂRII ECONOMICE A CAZANELOR

Pentru asigurarea unei funcţionări cât mai economice este necesar să se urmărească, cu ajutorul aparatelor de măsură şi control, următorii indici:

- indicii arderii;- indicii apei- indicii aburului- consumul de energie electrică şi căldură.

1. INDICII ARDERIIPrincipalii indici ai arderii sunt:- calitatea combustibilului;- consumul de combustibil;- presiunea şi temperatura combustibilului;- temperatura aerului de ardere;- compoziţia gazelor de ardere;

- 155 -

- temperatura gazelor de ardere;- tirajul;- conţinutul de carbon nears.

Calitatea combustibilului respectiv:- în cazul cărbunilor: puterea calorifică, granulaţia, umiditatea, conţinutul de cenuşă,

conţinutul de substanţe volatile;- în cazul combustibilului lichid: puterea calorifică, greutatea specifică, vâscozitatea,

temperatura de solidificare, conţinutul de apă;- în cazul combustibilului gazos: puterea calorifică.

Aceşti indici se determină în timpul funcţionării cazanului de către laboratorul chimic al centralei. Rezultatele obţinute trebuie să corespundă cu valorile indicate de consumatorul cazanului.

Consumul de combustibil se determină fie orar, în cazul gazelor sau combustibilului lichid, cu ajutorul aparatelor de măsură (contoare), fie într-un interval de 24 ore, în cazul combustibilului solid, prin cântărire un consum mai mic decât cel prescris de constructorul cazanului poate conduce la întreruperi în funcţionare, iar un consum mai mare, la arderea incompletă sau pierderi sporite prin combustibil nears.

Presiunea şi temperatura combustibilului, au o influenţă însemnată asupra condiţiilor de funcţionare ale cazanului.

Astfel, în cazul combustibilului gazos, se urmăresc în exploatare:- presiunea înainte de robinetul de reglare al arzătorului, care trebuie să fie aceeaşi cu

presiunea din conducta de distribuţie a gazelor în centrală, indicată în instrucţiunile interne;

- presiunea după robinetul de reglare al arzătorului, denumită şi presiunea la arzător, care trebuie să varieze funcţie de cantitatea de abur debitată de cazan.

În orice caz, presiunea gazului, indiferent de regimul de funcţionare al cazanului, nu trebuie să scadă sub o anumită valoare, pentru preîntâmpinarea pericolului de stingere a flăcării. În cazul combustibilului lichid, respectiv păcurii, se urmăreşte atât presiunea, care trebuie menţinută în valorile indicate în instrucţiunile interne, cât şi temperatura, a cărei valoare va fi cuprinsă între 110 şi 1300 C, conform instrucţiunilor interne. Folosirea unui combustibil cu temperatură scăzută poate conduce la înrăutăţirea pulverizării lui (cu stropi mari), ceea ce are efecte negative asupra procesului de ardere.

Temperatura aerului de ardere trebuie să fie menţinută în limitele prevăzute în instrucţiunile interne, fiind funcţie atât de tipul focarului, cât şi de natura combustibilului.

Temperatura aerului la intrarea în preîncălzitor nu trebuie să scadă sub o anumită valoare prescrisă deoarece apare pericolul condensării vaporilor de apă (punctul de rouă) care împreună cu bioxidul de sulf din gazele de ardere, formează acidul sulfuric, deosebit de coroziv. Un astfel de fenomen se produce în condiţiile unei temperaturi a aerului la intrare mai mică de 35 0 – 400 C şi o scădere a temperaturii gazelor de ardere sub 1300 C şi are ca efect distrugerea rapidă a preîncălzitorului prin coroziune.

Compoziţia gazelor de ardereÎn gazele de ardere se urmăresc, în general, următorii indici care caracterizează calitatea

procesului de ardere:- conţinutul de bioxid de carbon (CO2), cu cât conţinutul de CO2 este mai mare, mai

apropiat de cel teoretic, arderea este mai bună, mai completă. Măsurarea se face de regulă la sfârşitul focarului şi la ieşirea gazelor de ardere spre coş, folosind în acest scop aparate denumite analizoare de CO2.

- 156 -

- conţinutul de oxigen (O2) cu cât conţinutul de O2 este mai mic, cu atât excesul de aer este mai mic şi arderea mai bună. Măsurarea se face cu ajutorul analizoarelor de O2, în acelaşi locuri ca şi în cazul conţinutului de CO2.

- conţinutul de oxid de carbon (CO). Acest indice trebuie să fie cât mai aproape de valoarea zero pentru ca arderea să fie completă. Măsurarea se face de asemenea în focar şi la CO3, cu ajutorul analizoarelor de CO.

La CO3, spre deosebire de focar, conţinutul de CO2 este mai mic, iar cel de O2 mai mare, datorită infiltraţiilor de aer fals în canalele de gaze prin neetanşeităţile zidăriei, uşilor de vizitare sau ochiurilor de observare.

Regiunile de pătrundere a aerului fals se depistează măsurând conţinutul de CO2 şi O2 în diferite puncte ale canalelor de gaze.

Neetanşeităţile trebuie înlăturate, astfel încât pe cât posibil, excesul de aer determinat la CO3, să se apropie cât mai mult de excesul determinat de focar.

Pentru realizarea unei arderi complete şi obţinerea unor indici optimi personalul de serviciu trebuie să urmărească valorile măsurate ale CO2, O2 şi CO (în unele cazuri CO + H2) şi să efectueze reglajele necesare, acţionând corespunzător asupra tirajului, clapetelor de aer sau clapeţii ventilatorului.

1.6. Temperatura gazelor de ardere trebuie urmărită cu toată atenţia, pe întregul traseu parcurs prin canalele de gaze, până la evacuarea la coş. În orice caz, verificarea temperaturii va fi făcută în focar, după supraîncălzitor şi la coş (după ultima suprafaţă de încălzire a cazanului).

De o mare importanţă este temperatura la coş deoarece permite, într-o bună măsură, să se tragă concluzii, asupra condiţiilor de funcţionare ale cazanului. Creşterea temperaturii gazelor evacuate, peste valoarea prescrisă de constructorul cazanului, înseamnă de fapt eliminarea unei cantităţi însemnate de căldură în atmosferă, deci scăderea randamentului cazanului.

Cauzele pot fi murdărirea cu funingine a suprafeţelor de încălzire pe partea gazelor de ardere sau depuneri de săruri din apă pe partea fluidului apă – abur, ceea ce conduce la formarea unor straturi izolatoare prin care căldura gazelor se transmite greu la apa sau aburul din cazan. În aceste condiţii gazele de ardere sunt evacuate la coş mai fierbinţi, surplusul de căldură reprezentând efectiv o pierdere.

Scăderea temperaturii gazelor sub o anumită valoare, indicată de asemenea de constructorul cazanului, este tot atât de nedorită deoarece vaporii de apă pot condensa formând acizi care corodează până la distrugere atât economizorul cât şi preîncălzitorul de aer.

Măsurarea temperaturii gazelor se face de regulă cu termocuple şi uneori, la coş, şi cu termometre.

1.7. Tirajul trebuie astfel reglat în timpul funcţionării cazanului încât la partea superioară a focarului să nu depăşească 2 mm H2O.

Rezistenţele la trecerea gazelor prin canale trebuie să se menţină la valori stabilite de constructorul cazanului.

Dacă aceste rezistenţe cresc, se vor lua măsuri ca primul rând de ţevi din focar să fie curăţate de zgură, iar suprafeţele de încălzire ale cazanului să fie suflate.

În momentul în care se face suflarea este necesar ca depresiunea în focar să fie mărită la cca 3 – 7 mm H2O.

Măsurarea tirajului se face de regulă cu tuburi îndoite în formă de U umplute cu apă.

1.8. Conţinutul de carbon nears înglobat în cenuşă sau zgură, se determină de către laboratorul chimic al centralei (în cazul combustibilului solid).

Dacă valorile sunt mai mari decât cele maxim admise se vor analiza cauzele şi se vor prescrie măsurile corespunzătoare.

În concluzie, o ardere corespunzătoare trebuie să fie caracterizată prin următorii indici:- CO2 %; ridicat în focar şi la coş;- O2 %; lipsă în focar şi cât mai scăzut la coş;

- 157 -

- CO (sau CO + H2)%; lipsă atât în focar cât şi la coş;- Temperatura gazelor la coş: la valoarea indicată de constructorul cazanului;- Conţinutul de carbon nears în cenuşă şi zgură; cât mai mic;- Aspectul flăcării în focar: luminoasă galbenă, fără vârfuri negre, fără coloraţie roşie;- Aspectul fumului la coş : necolorat.

2. INDICII APEI sunt:- debitul de apă consumat- presiunea apei- temperatura apei- indicii chimici ai apei.

2.1. Debitul de apă consumat de cazan într-o anumită perioadă de timp se măsoară cu aparate numite debitmetre sau contoare şi trebuie să fie în concordanţă cu debitul de abur produs.

2.2. Presiunea apei se măsoară cu manometre.La intrarea apei în economizor presiunea trebuie să fie mai mare decât a cazanului.Dacă presiunea apei în economizor creşte exagerat înseamnă că s-au format depuneri

interioare, care reduc din secţiunea de trecere. Aceste depuneri trebuie înlăturate.

2.3. Temperatura apei se măsoară cu termometre şi trebuie să corespundă valorilor prescrise de constructorul cazanului, atât la intrarea cât şi la ieşirea din economizor. O temperatură prea scăzută a apei la intrare, poate conduce la fenomenul de condensare a vaporilor de apă din gazele de ardere, cu efectele negative descrise anterior.

2.4. Indicii chimici ai apei trebuie să corespundă valorilor indicate de constructorul cazanului şi prescripţiilor tehnice ISCIR. Nerespectarea indicilor prescrişi conduce nu numai la o funcţionare neeconomică, dar creează şi pericolul de avariere a cazanului.

Urmărirea indicilor respectivi se face în conformitate cu indicaţiile laboratorului sau punctului chimic al centralei, de către personalul special instruit în acest scop. În acelaşi mod se stabilesc şi măsurile necesare pentru încadrarea indicilor în valorile prescrise .

3. INDICII ABURULUI sunt:- debitul- presiunea- temperatura- indicii chimici ai aburului.

3.1. Debitul produs de cazan nu trebuie să depăşească valoarea maximă (debitul maxim) stabilită prin instrucţiunile interne. Măsurarea se face cu debitmetre.

3.2. Presiunea se măsoară cu manometre în diferite puncte, dintre care mai importante sunt:- presiunea în tambur, care reprezintă presiunea maximă admisă în cazan, trasate cu un semn

roşu pe cadranul manometrului;- presiunea la ieşirea din supraîncălzitor care este presiunea la livrare a aburului la consumator.Ea este mai mică decât presiunea din tambur.Menţinerea constantă a acestei presiuni este deosebit de importantă, mai ales în cazul cazanelor

energetice (o scădere a presiunii cu 1% conduce la o creştere a consumului de abur al turbinei cu 0,7 %).

3.3. Temperatura aburului supraîncălzit este un parametru de asemenea foarte important, mai ales în cazul cazanelor energetice. Măsurarea temperaturii se face cu termometre.

- 158 -

Creşterea temperaturii poate conduce la arderea supraîncălzitorului, sau la solicitări termice sporite ale paletelor turbinei, iar scăderea ei, la reducerea puterii turbinei şi eroziuni (ciupituri) ale paletelor , ca urmare a picăturilor de apă formate prin condensare.

3.4. Indicii chimici ai aburului, ca şi în cazul apei, trebuie să respecte valorile indicate de constructorul cazanului şi prescripţiile tehnice ISCIR.

Urmărirea lor se face conform indicaţiilor laboratoarelor sau punctului chimic al centralei, de către personal special instruit.

4. CONSUMUL DE ENERGIE ELECTRICĂ ŞI CĂLDURĂEnergia electrică sau căldura consumată pentru acţionarea diferitelor instalaţii, ca de exemplu:

mori, grătare, ventilatoare, exhaustoare, pompe de combustibil sau de alimentare cu apă, etc., trebuie să fie cât mai mici, deoarece un consum sporit influenţează negativ randamentul net al cazanului, aşa cum s-a arătat anterior.

În consecinţă, personalul de serviciu va luat toate măsurile de întreţinere şi revizie periodică a tuturor acestor instalaţii, înlăturând la timp orice defecţiune.

- 159 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT – SIDEX CAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2

1. Reglarea parametrilor cazanului:- reglarea alimentării cu apă a cazanului;- reglarea temperaturii aburului.

2. Pierderile de căldură în circuitul cazanului.

3. Indicii pentru controlul funcţionării economice a cazanelor.

- 160 -

MODULUL NR.7

AVARII LA INSTALATII DE CAZANE

DEFECŢIUNI ŞI AVARII ÎN TIMPUL EXPLOATĂRII CAZANULUI GENERALITĂŢI. DEFECŢIUNI ŞI AVARII LA PĂRŢILE SUB PRESIUNE . URMĂRI, CAUZE ŞI MĂSURI DE

PREÎNTÂMPINARE ŞI ELIMINARE A AVARIILOR

1. GENERALITĂŢICondiţiile de bază pe care trebuie să le îndeplinească un cazan de abur sau apă fierbinte sunt

siguranţa în funcţionare şi continuitatea funcţionării.În timpul funcţionării cazanelor se pot produce anumite fenomene care conduc fie la apariţia

unui pericol iminent atât pentru instalaţia în sine cât şi pentru personalul de deservire, fie la întreruperi în funcţionare. Asemenea fenomene se numesc avarii şi respectiv deranjamente (defecţiuni).

Este greu de stabilit o delimitare clară între avarie şi deranjament.De regulă, prin avarie se înţelege o stare anormală intervenită în funcţionarea cazanului, care

periclitează integritatea instalaţiei şi viaţa oamenilor.Avaria se poate produce: la părţile sub presiune, la scheletul metalic de susţinere, la zidăria

focarului, în canalele de gaze de ardere, la instalaţiile anexe, etc. având ca urmare scoaterea cazanului din funcţiune.

Avariile la cazane au în general consecinţe economice deosebit de grave, prin pagubele directe şi indirecte cauzate de distrugerile provocate de efectele dinamice ca urmare a ruperii pereţilor de rezistenţă şi respectiv opririi neprogramate din funcţiune a cazanului şi implicit a instalaţiilor tehnologice pe care le deserveşte, pentru o perioadă îndelungată. La cazane, atât la cele de abur cât şi la cele de apă fierbinte, gradul de pericol pe care acestea îl prezintă în exploatare este în directă corelare cu mărimea spaţiului sub presiune, presiunea nominală, cantitatea de apă fierbinte conţinută, condiţiile de instalare, condiţiile de lucru.

Trebuie subliniată în mod deosebit importanţa cantităţii de apă fierbinte. Deoarece apa fierbinte este un puternic acumulator de căldură, în cazul în care are loc o eliberare bruscă a presiunii, cauzată de ruperea pereţilor de rezistenţă, căldura din apă provoacă transformarea instantanee în abur a unei mari cantităţi de apă, având ca urmare o creştere rapidă şi considerabilă a presiunii din cazan, care provoacă explozia acestuia.

Avariile produse la elementele sub presiune al cazanelor nu sunt provocate de cauze instantanee ci sunt rezultatul unor deficienţe de natură constructivă, tehnologică sau de exploatare, care acţionează în timp.

De aceea, pentru preîntâmpinarea avariilor sunt necesare măsuri severe, ordine şi disciplină, pentru respectarea întocmai a condiţiilor tehnice prescrise pentru proiectare, execuţie, montare, instalare şi exploatare.

Deranjamentul este, de asemenea, o funcţionare anormală a cazanului, care afectează continuitatea exploatării fără însă a constitui un pericol pentru instalaţie sau personalul de deservire.

Deranjamentele trebuie depistate şi înlăturate operativ, deoarece pot aduce instalaţia în stare de avarie.

Orice avarie trebuie adusă imediat la cunoştinţa unităţii teritoriale ISCIR, în a cărei rază se află instalaţia. Organele ISCIR vor cerceta cauzele şi vor stabili măsurile obligatorii pentru ca instalaţia să poată fi repusă în funcţiune.

Cauzele avariilor şi deranjamentelor se pot datora:a) Defectelor de construcţie ale cazanului:

- 161 -

- proiectare: soluţii constructive necorespunzătoare, calcule eronate, alegerea greşită a materialelor şi calcule eronate, alegerea greşită a materialelor, ş.a.;

- execuţie necorespunzătoare;- montaj necorespunzător;

b) Personalului de deservire, ca urmare a nerespectării instrucţiunilor de exploatare:- funcţionarea cu alţi parametri (presiune, temperatură) decât cei prevăzuţi;- nerespectarea instrucţiunilor interne privind pornirea, funcţionarea şi oprirea cazanului;- nerespectarea regimului chimic al apei de alimentare, apei din cazan şi aburului;- neefectuarea reparaţiilor programate sau efectuarea unor lucrări necorespunzătoare

calitativ.

2. DEFECŢIUNI ŞI AVARII LA PĂRŢILE SUB PRESIUNE, URMĂRI, CAUZE ŞI MĂSURI DE PREÎNTÂMPINARE ŞI ELIMINARE A AVARIILOR

Defecţiunile şi avariile la părţile sub presiune ale cazanelor pot fi:- defecte de construcţie;- curgeri la mandrinări;- fisuri şi crăpături;- defecte la îmbinările sudate;- coroziunea;- supraîncălziri ale pereţilor metalici;

2.1. Defecte de construcţieCele mai frecvente cazuri se datorează:- calităţii necorespunzătoare a materialelor, respectiv folosirii unor oţeluri care nu corespund

atât din punct de vedere al compoziţiei chimice, cât şi al proprietăţilor mecanice, standardelor şi prescripţiilor tehnice elaborate de ISCIR;

- defectelor de fabricaţie ale oţelurilor folosite, nedepistate la verificările efectuate în uzina constructoare înainte de începerea execuţiei: fisuri, incluziuni nemetalice, stratificări de material, ş.a.;

- defectelor de execuţie a elementelor cazanului şi îmbinărilor: ovalitate la ţevi, tambure, colectoare, defecte ale îmbinărilor sudate, tratamente termice necorespunzătoare, ş.a.

Defectele de genul de mai sus se constată prin efectuarea unor analize chimice, examinări metalografice şi prin încercări distructive şi nedistructive ale materialelor (încercări mecanice, examinări cu raze X, cu ultrasunete, ş.a.).

Neîncadrarea materialelor în prevederile standardelor şi ale prescripţiilor tehnice elaborate de ISCIR poate fi constată pe întregul produs sau într-o anumită zonă, situaţia în care identificarea defectelor este foarte dificilă. Orice abatere de la compoziţia chimică a materialului, prevăzute în norme de produs sau în standard, va atrage după sine neconformităţi ale proprietăţilor mecanice comparativ cu documentele menţionate.

2.2. Curgeri de mandrinări Unele din cele mai frecvente defecţiuni sunt curgerile de mandrinare, cauzate în principal de:

- deficienţe de proiectare, ca de exemplu stabilirea unei grosimi insuficiente a peretelui plăcii tubulare, secţiunea insuficientă a pereţilor dintre găuri, adoptarea unor soluţii care duc la rigiditate prea mare a construcţiei, ş.a.

- deficienţe tehnologice, ca de exemplu materiale necorespunzătoare folosite în execuţie, prelucrarea necorespunzătoare a găurilor în plăcile tubulare, joc prea mare între ţeavă şi peretele plăcii, neoaxialitate între gaură şi ţeavă, supramandrinare, etc.;

- deficienţe de exploatare, ca de exemplu supraîncălzirea materialului ţevii, variaţii mari şi la intervale scurte de timp a temperaturii materialului ţevii, existenţa depunerilor de piatră între ţeavă şi peretele plăcii tubulare, etc.

- 162 -

Mendrinările repetate şi supramandrinarea realizează cel mult evitarea neetanşeităţilor pentru o anumită perioadă de timp, dar nu elimină cauzele efectului. În plus, conduce la alte efecte suplimentare, deosebit de grave, cum sunt reducerea grosimii peretelui ţevii, lărgirea găurii în placa tubulară, praguri circulare în peretele ţevii, fisuri şi crăpături în peretele plăcii tubulare şi în peretele ţevii.

2.3. Fisuri şi crăpăturiDefecţiuni deosebit de grave la elementele sub presiune ale cazanelor, le constituie fisurile şi

crăpăturile . Pericolul este foarte mare în situaţiile în care amorsele unor crăpături au rămas neidentificate, până în momentul producerii crăpăturii.

O crăpătură produsă într-un anumit loc, al unui element sub presiune, poate să rămână localizată sau, în funcţie de natura defectului, mărimea forţelor şi modul în care acestea acţionează, gradul de fragilitate sau de plasticitate al materialului poate evalua, respectiv se poate extinde. Fisurile şi crăpăturile se pot datora, în principal, următoarelor cauze:

- deficienţe de proiectare, cum sunt prevederea în proiecte a unor materiale necorespunzătoare, adoptarea unor soluţii care conduc la construcţii prea rigide, calcul de dimensionare efectuat defectuos, neluarea în consideraţie a unor solicitări suplimentare, etc.;

- deficienţe de execuţie, ca de exemplu utilizarea unor materiale cu defecte interioare, nerespectarea proiectului de execuţie, tratamente termice necorespunzătoare, executarea necorespunzătoare a îmbinărilor sudate, etc.;

- deficienţe de exploatare, care pot conduce la modificarea structurii şi a caracteristicilor mecanice ale materialului, fragilizarea materialului ca urmare a unor supraîncălziri puternice, etc.

2.4. Defecte la îmbinările sudate

Îmbinările sudate, dacă prin proiect nu sunt concepute corespunzător şi dacă la unitatea constructoare nu sunt executate corect, constituie unul din punctele cele mai slabe ale cazanului, generatoare de avarii cu rezultate imprevizibile.

Principalele defecte la îmbinările sudate sunt fisuri, şanţuri (crăpături) la marginea cordonului, lipsă de pătrundere la rădăcina cusături, lipsă de topire, grosime insuficientă a cordonului, frângeri în îmbinările sudate cap la cap, trecerea bruscă de la o secţiune la alta, cratere în cordon, incluziuni de gaze şi de zgură dispuse în lanţ, etc.

Defectele din cordoanele de sudură reduc secţiunea sudurii, iar cele de genul şanţurilor marginale constituie importante zone de concentrare a tensiunilor care favorizează apariţia fisurilor şi a crăpăturilor. Gradul de influenţă a defectelor asupra rezistenţei unei îmbinări depinde de mărimea acestora şi de forma şi poziţia defectelor faţă de direcţia de acţionare a forţelor care solicită îmbinarea.

CoroziuneaCoroziunea este un fenomen care se manifestă prin atacarea suprafeţelor metalice ale cazanului

de către o substanţă chimică sau ca urmare a unui proces electrochimic.Cele mai frecvente cazuri de coroziune se prezintă astfel:- coroziunea locală, sub forma unor adâncituri de diverse forme şi mărimi, dispuse neregulat

pe suprafeţele elementelor cazanului;- coroziune continuă, uniformă pe toată suprafaţa elementelor cazanului;- coroziunea selectivă, când se distrug numai unele din elementele componente ale

materialelor;- coroziune intercristalină sau transcristalină.Dacă gradul de corodare este avansat, grosimea materialului se poate reduce astfel încât să

ajungă sub limita avută în vedere la calculul de rezistenţă. Materialul se rupe sub acţiunea presiunii din cazan, producându-se avarii dintre cele mai grave. Coroziunea se poate produce atât pe partea fluidului apă – abur cât şi pe partea gazelor de ardere.

- 163 -

Coroziunea pe partea fluidului apă – abur se datorează în principal oxigenului şi bioxidului de carbon din apa de alimentare, unor săruri din apa de alimentare sau unor acizi care pot lua naştere în timpul reacţiilor care au loc în apa din cazan.

De regulă sunt afectate de coroziune ţevile fierbătoare, colectoarele, tamburul, supraîncălzitorul.

Coroziunea pe partea gazelor de ardere este provocată în principal, de bioxidul de sulf din gazele de ardere şi oxigenul conţinut în excesul de aer, fiind afectate de regulă ţevile fierbătoare, supraîncălzitorul, economizorul, preîncălzitorul de aer.

Cauzele principale ale apariţiei coroziunilor sunt următoarele:- deficienţe de proiectare, ca de exemplu prevederea unor materiale necorespunzătoare,

adoptarea unor soluţii constructive care favorizează staţionarea apei şi depunerea nămolului în anumite locuri sau care nu permit accesul în anumite zone pentru efectuarea operaţiilor de control şi curăţire, ş.a.;

- deficienţe tehnologice, ca de exemplu folosirea în execuţie a unor materiale necorespunzătoare, neomogene, ecruisate ca urmare a unor operaţii de deformare, ş.a.;

- deficienţe de exploatare, ca de exemplu, la nerespectarea condiţiilor de funcţionare prescrise, executarea necorespunzătoare a operaţiilor de întreţinere şi curăţire a suprafeţelor de încălzire, ş.a.

Coroziunea se manifestă mult mai agresiv la elementele sub presiune decât la construcţiile metalice obişnuite, nesupuse presiunii. De asemenea, este de semnalat şi faptul că acţiunea corozivă este condiţionată, în principal, de :

- natura materialului;- indicii chimici ai apei, respectiv ai aburului;- gradul de pasivitate a suprafeţelor metalice;- viteza de circulaţie a aburului, respectiv a apei fierbinţi;- presiunea şi temperatura aburului, respectiv a apei fierbinţi;- tensiunea în pereţii cazanului.Pentru preîntâmpinarea apariţiei fenomenului de coroziune este necesar să se acţioneze asupra

cauzelor care ăl produc, luându-se, printre altele, următoarele măsuri:- asigurarea unei calităţi corespunzătoare a apei de alimentare printr-o tratare corectă şi un

regim adecvat de purjare, în vederea evitării depunerilor de nămol şi piatră;- evitarea antrenării apei în supraîncălzitor, prin păstrarea nivelului apei în tambur în limite

admise şi prevederea unor instalaţii corespunzătoare pentru separarea picăturilor de apă din abur;

- funcţionare cu exces de aer;- evitarea depunerilor de zgură şi funingine pe suprafeţele de încălzire, printr-un regim

corespunzător al arderii şi curăţirea regulată a suprafeţelor respective;- funcţionarea cu temperaturi normale ale gazelor de ardere la coş şi ale apei şi aerului care

intră în economizor, respectiv preîncălzitor de aer, în vederea evitării fenomenului de rouă;- conservarea cazanului în conformitate cu instrucţiunile interne.

Supraîncălziri ale pereţilor metaliciPericolul care se creează prin apariţia supraîncălzirii materialului unor elemente ale cazanului

este deoarece odată cu creşterea temperaturii, capacitatea metalului de a rezista din punct de vedere mecanic scade. Astfel, un oţel care la temperatura de 200 C se rupe la 3800 kgf/cm2, la 5000 C el se rupe la cca 1300 kgf/cm2. În consecinţă, depăşirea temperaturii admise prin calcul pentru diferitele elemente ale cazanului poate conduce la ruperi ale pereţilor metalici sub acţiunea presiunii, provocând avarii din cele mai grave.

Tot ca urmare a temperaturii apare şi un alt fenomen şi anume fluajul. Acest fenomen, la fel de periculos ca şi supraîncălzirea, se manifestă prin deformarea plastică permanentă a metalului, în timp, sub acţiunea temperaturii şi presiunii.

Fluajul se manifestă prin ruperea elementelor, ca urmare a subţierii prin deformare a pereţilor şi înrăutăţirii structurii interioare a metalului (oboseală).

- 164 -

Principalele cauze ale supraîncălzirii sunt:- folosirea unor oţeluri de calitate necorespunzătoare, respectiv la temperaturi mai mari decât

cele admise;- lăsarea cazanului fără apă, ceea ce conduce la o supraîncălzire puternică a metalului, care

nu mai este răcit cu apă;- depuneri de piatră, care formează un strat rău conducător de căldură şi împiedică răcirea de

către apă sau abur a peretelui metalic încălzit de gazele de ardere;- circulaţia necorespunzătoare a apei în ţevi (de exemplu viteză redusă), ceea ce face ca

bulele de abur să se oprească în anumite părti (stagnează), care nu mai sunt răcite de apă, ci sunt răcite mult mai slab de către aburul care s-a format. Circulaţia necorespunzătoare poate fi un defect de construcţie, poate fi provocată de o strangulare locală a ţevii, sau de funcţionarea la debite mici, când circulaţia apei este mult mai puţin intensă;

- circulaţia nestabilă, uneori în sens invers, cu formarea dopurilor de abur;- flacără prea lungă a arzătorului, care bate direct într-o suprafaţă de încălzire;- intrarea de aer fals în focar, prin diferite neetanşeităţi;- funcţionarea cu un debit prea mare, cazanul fiind suprasolicitat termic;- înfundarea ţevilor provocată de corpuri străine (dopuri de lemn, cârpe, pietre, scule uitate la

montaj sau reparaţii), sau depuneri de piatră;- alimentarea discontinuă cu apă a cazanului şi distribuţia concentrată a apei în tambur.

DEFECŢIUNI ŞI AVARII ÎN TIMPUL EXPLOATĂRII CAZANULUI. DEFECŢIUNI LA TUBURI DE FLACĂRĂ, TAMBURE, CONURI COLECTOARE. DEFECŢIUNI LA ŢEVILE FIERBĂTOARE. DEFECŢIUNI LA ŢEVILE SUPRAÎNCĂLZITORULUI. DEFECŢIUNI LA

ŢEVILE ECONOMIZORULUI. DEFECŢIUNI ŞI AVARII LA INSTALAŢIILE ANEXE (INSTALAŢIA DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL). URMĂRI, CAUZE ŞI MĂSURI DE

PREÎNTÂMPINARE ŞI ELIMINARE A AVARIILOR.

I. DEFECŢIUNI LA TUBURI DE FLACĂRĂ, TAMBURE, CONURI COLECTOARECele mai frecvente avarii şi defecţiuni care apar la aceste elemente ale cazanului, sunt

următoarele:- neetanşeităţi;- fisuri şi crăpături;- deformări (burduşiri);- coroziune.

I.1. Neetanşeităţi la îmbinările sudate şi la mandrinări.Pericolul neetanşeităţilor este acela că în locurile respective se pot produce în mod preferenţial

coroziuni datorită sărurilor care se formează ca urmare a scurgerilor de apă. De aceea orice neetanşeitate trebuie înlăturată cât mai repede prin sudare, remandrinare, dup caz. De menţionat faptul că, remandrinarea nu mai este posibilă în cazurile în care s-au format depuneri între peretele ţevii şi gaura elementului în care se fixează ţeava (placă tubulară, colector, tambur, cameră secţională, ş.a.).

În asemenea cazuri este necesară scoaterea ţevii şi alezarea găurii.

I.2. Fisuri şi crăpături ca urmare a unei mari varietăţi de cauze: defecte de material, încălzirea neuniformă pe grosime a pereţilor, variaţii bruşte de temperatură, tensiuni interne ca urmare a unor tehnologii necorespunzătoare de execuţie a elementelor în uzina constructoare, ş.a.

De regulă, fisurile apar la găurile de nituri, la găurile în care se mandrinează ţevi (puntiţele dintre ţevi), în regiunea de racordare a elementelor ambutisate.

- 165 -

Unele fisuri, denumite fisuri la cald, apar la îmbinările sudate în faza finală de răcire a băii de metal lichid. Fisurile respective apar în mod preponderent în primul strat de sudură şi îndeosebi în cazul sudurii pieselor cu grosimi mari sau cu conţinut ridicat de carbon şi de sulf la îmbinare. Alte fisuri, denumite fisurile rece, apar ulterior răcirii băii de metal lichid. De regulă, amorsarea acestor fisuri se face în zona de influenţă termică a cordonului de sudură, ele propagându-se apoi în prima perioadă de funcţionare a elementului respectiv de cazan.

La apariţia fisurilor şi crăpăturilor, cazanul trebuie oprit din funcţiune în vederea reparării.

1.3. Deformarea sau burduşirea pereţilor elementelor de rezistenţă (ex. tuburilor de flacără) se produce atunci când aceste elemente sunt expuse unor solicitări care depăşesc valoarea limitei de curgere a materialului la temperatura de lucru.

Burduşirea pereţilor se poate produce datorită:deficienţelor de proiectare, ca de exemplu subdimensionare sau consolidări insuficiente;unor defecte tehnologice, ca de exemplu folosirea unor materiale necorespunzătoare, cu defecte interne, prelucrarea defectuoasă a unor elemente;condiţiilor necorespunzătoare de exploatare care pot fi:

rămânerea cazanului fără apă.Datorită faptului că partea superioară a tubului de flacără nu mai este răcită cu apă, se produc

supraîncălziri locale, rezistenţa materialului scade iar tubul se deformează (se burduşeşte) sub acţiunea presiunii din cazan.

În unele cazuri, asemenea avarii pot conduce la ruperea tubului şi ca urmare la explozia cazanului, provocând accidente de persoane şi mari pagube materiale.

În momentul în care s-a observat burduşirea tubului, ca urmare a rămânerii cazanului fără apă, se opreşte imediat focul şi se interzice cu desăvârşire alimentarea cu apă, deoarece prin răcirea bruscă a metalului supraîncălzit se poate produce ruperea peretelui, însoţită de explozia cazanului.- Depunerile de piatră sau nămol de pe suprafeţele de încălzire ale cazanului reduc procesul de transmitere a căldurii de la gazele de ardere fierbinţi la fluidul de apă – abur, având ca urmare creşterea temperaturii pereţilor metalici, creşterea stratului de depuneri. Ca urmare a încălzirii de lungă durată şi la temperaturi ridicate, pereţii elementelor de rezistenţă se burduşesc şi se produc modificări ale structurii şi caracteristicilor mecanice ale materialului.

În aceste condiţii materialul se supraîncălzeşte, sau chiar se arde pe anumite adâncimi având ca urmare, de cele mai multe ori, ruperea elementelor în cauză.

Sunt unele situaţii în care stratul de depuneri are grosimi foarte mari, fiind format din cruste de piatră dislocată de pe diverse suprafeţe de încălzire şi aglomerate în anumite zone ale cazanului, în special, în părţile inferioare sau între ţevile de fum, în cazul cazanelor ignitubulare unde atât controlul cât şi operaţiile de curăţire sunt greu de efectuat. În aceste zone burduşirile se produc în mod prioritar.

În unele cazuri se distruge zidăria sau protecţia care delimitează linia de foc a cazanului. În asemenea situaţii gazele de ardere scaldă şi supraîncălzesc pereţii nerăciţi de apă ai cazanului până la temperaturi care produc burduşirea pereţilor sau chiar arderea şi crăparea acestora, situaţie de avarie cu consecinţe foarte grave.

1.4. Coroziunea apare de regulă în zonele cu depuneri mari de nămol şi piatră. În tambur în zona intrării apei de alimentare şi în jurul nivelului normal al apei, la îmbinări în zonele de racordare a elementelor ambutisate. De asemenea, apare în părţile exterioare expuse unei atmosfere umede, sau acolo unde elementul vine în contact cu zidăria umedă.

II. DEFECŢIUNI LA ŢEVILE FIERBĂTOARECele mai frecvente defecţiuni, în timpul funcţionării cazanului sunt spargerile la ţevile

fierbătoare, în special la ţevile de ecran, datorită solicitărilor mari termice şi mecanice la care sunt supuse.

Spargerile de ţevi pot fi depistate uşor de către personalul de exploatare, ele manifestându-se prin:

- scăderea nivelului apei în tambur;

- 166 -

- zgomot mare ca urmare a ieşirii aburului în focar sau în canalele de gaze de ardere;- ieşirea aburului şi gazelor prin gurile de observare ;- umezirea cenuşii şi zgurii în pâlniile de evacuare ;- diferenţa dintre indicaţiile contoarelor de apă şi abur;Cauzele producerii spargerilor de ţevi pot fi următoarele:- depuneri interioare de piatră;- circulaţia defectuoasă ca urmare a unor deficienţe de construcţie (solicitarea termică

neuniformă), sau de exploatare (pătrunderi de aer fals în focar, depuneri de zgură, ş.a.);- înfundarea ţevilor în timpul montării sau reparării cazanului, prin pătrunderea unor corpuri

străine;- uzura ţevilor datorită jetului de abur care se scurge din ţevi vecine deteriorate sau a jetului

suflătoarelor de funingine montate necorespunzător;- alimentarea insuficientă cu apă a cazanului;- sistem de dilatare necorespunzător;- defecte de material sau o calitate necorespunzătoare a acestuia faţă de condiţiile de

exploatare;- coroziunea, datorită acţiunii oxigenului existent în apa din cazan;- sablarea (subţierea) ţevilor de cazan pe partea gazelor de ardere ca urmare a particulelor de

praf antrenate în circuitul de gaz al aburului.Depunerile de piatră sau de funingine de pe suprafeţele de încălzire, respectiv de pe ţevi, reduc

mult transmisia de căldură de la gazele de ardere la apă sau la fluidul de apă – abur, ceea ce determină creşterea permanentă a temperaturii materialului.

O funcţionare îndelungată în astfel de condiţii conduce la supraîncălzirea şi arderea materialului şi în final la fisurarea şi crăparea ţevilor.

În afară de depunerile aderente existente în ţevi mai pot exista depuneri formate din cruste care au fost dislocate, vehiculate şi aglomerate în anumite porţiuni, în mod preferenţial, ca de exemplu la partea inferioară a ţevilor de ecran, în coturi şi colectoare. Un efect negativ îl au pragurile sudură care reduc local secţiunea ţevii în dreptul îmbinării sudate, executată defectuos, favorizând formarea de depuneri şi apariţia unei circulaţii slabe în interiorul ţevilor, ceea ce conduce la supraîncălzirea şi arderea materialului în zona respectivă. Un factor foarte important îl constituie stabilirea circulaţiei interioare a apei. Deranjarea circulaţiei se produce ca urmare a acţiunii mai multor cauze care provoacă reducerea vitezei, o distribuţie inegală a apei în ţevi sau chiar oprirea completă a circulaţiei în anumite zone.

Deranjarea circulaţiei se produce, de regulă, în următoarele situaţii: - variaţii mari şi bruşte ale debitului apei de alimentare şi a presiunii;- variaţii mari ale încărcării termice a focarului; - variaţii mari ale încărcării termice a focarului;- funcţionarea cazanului sub debitul minim;- executarea unor manevre de purjare cu mai mari decât cele admise;- înfundarea ţevilor sau reducerea secţiunilor de trecere a apei datorită depunerilor de piatră.Zonele cele mai periculoase sunt porţiunile orizontale ale ţevilor de ecran, unde, în condiţiile

unei viteze reduse de circulaţie a apei, apare pericolul formării unui strat de abur staţionar la partea superioară a ţevii, care diminuează mult transmiterea căldurii de la gazele de ardere la fluidul apă – abur din interior.

Efectele circulaţiei necorespunzătoare a fluidului apă abur în cazan sunt formarea straturilor sau dopurilor de abur staţionare, care permit supraîncălzirea locală a materialului ţevilor. Ca urmare a acţiunii presiunii din interior, ţeava se deformează cu săgeată, care creşte continuu până când se produce spargerea ţevii, pe generatoare, având ca urmare îndoirea sau chiar smulgerea ei din îmbinare şi avarierea ţevilor învecinate, datorită acţiunii jetului de abur ieşit prin spărtură.

Avarii frecvente ale ţevilor fierbătoare se produc datorită procesului de coroziune, care este produs, în principal, de acţiunea oxigenului existent în apa din cazan. De aceea, de o foarte mare importanţă este asigurarea unui regim chimic corespunzător al apei şi aburului în tot timpul funcţionării cazanului.

- 167 -

Unele spargeri de ţevi se datorează defectelor de material, cele mai uzuale fiind şanţuri de pe generatoarea ţevii, exfolieri şi stratificări de material, grosime neuniformă, în unele porţiuni insuficientă faţă de condiţiile de funcţionare ale cazanului, fisuri în peretele ţevii, material ecruisat, ca urmare a deformărilor la care a fost supus în uzina executantă, variaţii mari la compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice ale materialului ţevilor.

La cazanele care funcţionează cu parametri (presiune şi temperatură) reduşi, ţevile sunt în general supradimensionate, grosimea lor excedentară, compensând defectele de material. În schimb, la cazanele care funcţionează cu parametri ridicaţi, grosimea ţevilor se apropie mult de valoarea rezultată din calculul de rezistenţă, ceea ce face ca eventualele defecte de material să se manifeste după scurt timp de funcţionare. De aceea atât la execuţie cât şi la reparaţii, ţevile trebuie controlate cu mare atenţie înainte de a fi utilizate. În momentul producerii spargerii unei ţevi trebuie luate măsuri pentru oprirea din funcţiune a cazanului. În acest scop se opreşte focul, se alimentează cu apă (numai dacă nivelul mai este vizibil în sticlă) pentru compensarea pierderilor produse ca urmare a spărturii, se opreşte exhaustorul de gaze (imediat după ce aburul ieşit în focar sau canalele de gaze a fost evacuat).

III DEFECŢIUNI LA ŢEVILE SUPRAÎNCĂLZITORULUI

Fisurarea sau spargerea ţevilor de supraîncălzitor sunt mai puţin periculoase decât în cazul ţevilor fierbătoare şi de aceea, în unele situaţii, se poate continua funcţionarea cazanului pe o durată scurtă de timp.

Spargerile ţevilor de supraîncălzitor se manifestă prin:- zgomotul produs de aburul care se scurge;- ieşirea aburului şi a gazelor de ardere prin gurile de observare;- diferenţe între contoarele de abur şi apă.Principalele cauze sunt următoarele:- deficienţe de proiectare, ca de exemplu amplasarea necorespunzătoare în cazan a

supraîncălzitorului, distribuţie neuniformă a aburului în serpentine, debit redus de abur;- deficienţe de execuţie, ca de exemplu utilizarea unor materiale necorespunzătoare calităţii

faţă de parametri de funcţionare ai cazanului sau cu defecte interioare, existenţa în interiorul ţevilor a unor corpuri străine rămase din timpul execuţiei sau ultimei reparaţii, etc.;

- depuneri interioare de piatră ca urmare a calităţii necorespunzătoare a aburului , scăpările apei prin neetanşeităţile răcitorului de abur de suprafaţă sau a apei din răcitorul cu injecţie, vitezelor mici de circulaţie a aburului;

- conducerea necorespunzătoare a focului, gazele de ardere ajungând la supraîncălzitor cu temperaturi foarte ridicate;

- depuneri de zgură pe ecrane şi în primul fascicol fierbător de convecţie, ceea ce face ca transmiterea căldurii în fluidul apă – abur să fie foarte slabă, gazele ajungând la supraîncălzitor cu temperaturi prea ridicate;

- răcirea insuficientă a ţevilor în perioada de pornire a cazanului, având ca urmare arderea serpentinelor;

- reducerea parţială sau totală a debitului de abur în supraîncălzitor intermediar, ca urmare a unor defecţiuni la turbină (la cazanele energetice);

- sablarea (subţierea) peretelui ţevilor supraîncălzitorului pe partea gazelor de ardere ca urmare a particulelor de praf antrenate în circuitul de gaz al cazanului, la cazanele care recuperează căldura gazelor arse din procesele tehnologice;

- coroziunea datorită oxigenului, fenomen care are loc îndeosebi în perioada de conservare a cazanului, în situaţiile în care apa rezultată din condens din serpentinele supraîncălzitorului nu a fost evacuată în întregime.

Ca măsuri preventive, trebuie eliminate cauzele care au condus la avarie pe baza cercetării atente a fiecărui caz în parte.

Calitatea aburului trebuie urmărită, în special la cazanele cu parametri ridicaţi, cu aparate înregistratoare. La cazanele la care aburul supraîncălzit depăşeşte 4500 C se va organiza în mod

- 168 -

obligatoriu urmărirea fluajului , pe baza prescripţiilor tehnice colecţia ISCIR şi a instrucţiunilor interne ale centralei termice.

IV DEFECŢIUNI LA ŢEVILE ECONOMIZORULUI

Cele mai frecvente avarii ale ţevilor economizorului se datorează:- coroziunilor exterioare ca urmare a condensării vaporilor de apă din gazele de ardere;- depunerilor interioare de piatră;- subţierii pereţilor ţevilor (sablării) pe partea gazelor de ardere, ca urmare a antrenării în

cazan a particulelor de praf, la cazanele care utilizează căldura gazelor arse din procesele tehnologice, cu astfel de impurificări cu particule mecanice a gazelor arse;

- coroziuni interioare produse de oxigenul din apa de alimentare insuficient de gazată;Coroziunea se produce în mod deosebit în toate cazurile în care combustibilul are în compoziţia

sa un procent ridicat de sulf şi se manifestă preferenţial , în zonele în care temperatura gazelor de ardere este mai mică decât temperatura punctului de rouă acidă. Bioxidul de sulf rezultat din procesul de ardere, în prezenţa umidităţii, formează acidul sulfuric care are o acţiune puternice corozivă asupra ţevilor economizorului.

La stabilirea temperaturii punctului de rouă trebuie să se ţină seamă de temperatura ţevilor economizorului la suprafaţa acestora, temperatură care este, în cazul ţevilor din oţel, cu 100 – 150 C mai mare decât temperatura apei din serpentine, în zona respectivă.

Apariţia coroziunii pe exteriorul ţevilor economizorului este favorizată, de asemenea, de către depunerile de funingine.

Măsurile care se iau în cazul spargerilor ţevilor economizorului sunt:- În cazul economizorului cu canal de ocolire (decuplabil) se izolează economizorul prin manevrarea

registrelor de gaze, se alimentează cazanul prin conducta de alimentare care ocoleşte economizorul şi se reglează tirajul pentru noua situaţie. Se funcţionează astfel până la prima posibilitate de oprire.

- În cazul economizorului fără canal de ocolire (nedecuplabil) se opreşte cazanul şi se continuă alimentarea cu apă pentru a menţine nivelul normal în tambur (în cazul pierderii mari de apă se va face alimentarea prin conducta de ocolire).

V. DEFECŢIUNI ŞI AVARII LA INSTALAŢIILE ANEXE (INSTALAŢIA DE ALIMENTARE CU COMBUSTIBIL)

Avarierea cea mai gravă este scoaterea din funcţiune a instalaţiei, care se poate datora în principal:- defectării pompelor de combustibil;- înfundării conductelor sau a armăturilor cu impurităţi;- întreruperii alimentării cu gaze;- blocarea transportoarelor de cărbune;- înfundarea buncărelor.

În cazul în care înlăturarea defecţiunilor durează mai mult timp şi dacă este posibil, se trece pe combustibilul de rezervă, iar dacă acest lucru nu este posibil, se opreşte cazanul din funcţiune.

La morile cu ciocane avariile cele mai întâlnire sunt ruperea ciocanelor. Ruperea unui ciocan produce ruperea şi a altor ciocane, fiind necesară oprirea morii respective şi pornirea morii de rezervă.

La instalaţiile de ardere, avariile cele mai întâlnite sunt:- arderea arzătoarelor, datorită construcţiei necorespunzătoare (răcirea insuficientă) sau forţării

cazanului;- înfundarea arzătorului datorită impurităţilor din păcură sau cocsificării păcurii pe duzele

arzătorului.

- 169 -

Ca măsuri imediate, se suflă arzătorul cu abur sau se înlocuieşte cu unul de rezervă, apoi se demontează şi se curăţă arzătorul înfundat.

În cazul combustibilului solid ars pe grătar, principalele avarii sunt:- arderea barelor de grătar, datorită formării de plăci de zgură pe grătar, răcirii insuficiente a barelor,

utilizării unui combustibil cu puterea calorifică prea mare, etc.;- blocarea mecanismului de acţionare a grătarului.

Pentru preîntâmpinarea unor asemenea defecţiuni şi avarii se vor lua măsuri pentru eliminarea cauzelor care l-a produs.

Un deranjament frecvent îl constituie rateurile de ardere, în principal în cazul combustibilului gazos.

Cazurile pot fi următoarele:- defecţiuni pe circuitul gazului: Se remediază prin verificarea întregului circuit şi curăţirea lui;- înfundarea duzei arzătorului: Se remediază prin demontarea şi curăţirea duzei respective;- ventilul electromagnetic este înfundat din cauza impurităţilor: Se remediază prin demontare,

spălare în petrol şi remontare.

DEFECŢIUNI ŞI AVARII ÎN TIMPUL EXPLOATĂRII CAZANULUI:- DEFECŢIUNI LA INSTALAŢIA DE TIRAJ- DEFECŢIUNI LA VENTILATOARELE DE GAZE ARSE ŞI DE AER- DEFECŢIUNI LA INSTALAŢIA DE ALIMENTARE CU APĂ- DEFECŢIUNI LA CANALELE DE GAZE DE ARDERE ŞI LA ZIDĂRIA CAZANULUI

URMĂRI, CAUZE ŞI MĂSURI DE PREÎNTÂMPINARE ŞI ELIMINAREA AVARIILOR

I. DEFECŢIUNI LA INSTALAŢIA DE TIRAJ

Principalele avarii şi defecţiuni constau în înrăutăţirea tirajului ca urmare a murdăririi suprafeţelor de încălzire sau defectării registrelor de gaze şi scoaterea din funcţiune a ventilatoarelor de aer şi de gaze arse.

Înrăutăţirea tirajului se poate datora următoarelor cauze:- depuneri de zgură şi funingine pe ţevi şi pe canalele de gaze, având ca urmare micşorarea

suprafeţei de trecere a gazelor arse;- infiltraţii mari de aer fals provocate de spargerea preîncălzitorului de aer, crăpături mari în zidărie,

ş.a.;- temperaturi prea mari ale gazelor arse la coş ca urmare a murdăririi suprafeţelor de încălzire şi în

consecinţă a unui schimb insuficient de căldură pe traseul focar – coş;- uzura mare a paletelor ventilatorului de gaze arse din cauza erodării lor de către cenuşa zburătoare

din gazele de ardere;- defecţiuni ale registrelor de gaze.

Pentru remedierea acestora se vor elimina cauzele, iar după caz se va opri cazanul.Scoaterea din funcţiune a ventilatorului de gaze arse se poate datora:

- ruperii rotorului;- arderii motorului electric;- ruperii unui număr mare de palete;- gripării lagărelor.

În cazul lipsei unui ventilator de rezervă se vor lua măsuri pentru oprirea cazanului, asigurându-se ventilarea cazanului prin tiraj natural (prin canalul de ocolire al ventilatorului de gaze arse).

- 170 -

Scoaterea din funcţiune a ventilatorului de aer se poate datora aceloraşi cauze. Dacă nu dispune de ventilator de rezervă cazanul va fi oprit, evacuându-se gazele nearse din cazan cu ajutorul ventilatorului de gaze arse.

Ieşirea din funcţiune, în acelaşi timp a ventilatoarelor de gaze arse şi de aer este datorată, în general, căderii curentului electric în centrală. Cazanul va fi oprit asigurându-se un minim de ventilaţie cu ajutorul tirajului natural.

II. DEFECŢIUNI ALE VENTILATOARELOR DE GAZE ARSE ŞI DE AER

Principalele defecţiuni ale ventilatoarelor de gaze arse şi de aer, sunt:- vibraţii şi bătăi datorită dezechilibrării rotorului, uzurii lagărelor, uzurii neuniforme a paletelor, etc;- frecarea rotorului de carcasă;- încălzirea lagărelor peste temperatura normală;- defecţiuni la motorul electric.

Funcţie de gravitatea defecţiunii, cazanul va fi oprit imediat sau se va aştepta prima oprire posibilă pentru a se trece la remedierea defecţiunii şi eliminarea cauzei.

III. DEFECŢIUNI LA INSTALAŢIA DE ALIMENTARE CU APĂ

Defecţiunile pot fi la:- pompa centrifugă;- pompa de abur cu piston;- injectorul de alimentare cu apă;- instalaţia de tratare a apei.

3.1. Defecţiuni la pompa centrifugăPrincipala avarie este ieşirea din funcţiune care se poate datora unei defecţiuni la pompă sau la

motorul electric, de acţionare. De asemenea ieşirea din funcţiune a pompei se poate datora şi pătrunderii aerului sau formării unui dop de abur în pompă (când temperatura apei de alimentare este prea mare faţă de înălţimea la care este aşezat degazorul).

Acest fenomen se numeşte dezamorsarea pompei.La ieşirea din funcţiune a pompei se porneşte pompa de rezervă.În conformitate cu prescripţiile tehnice colecţia ISCIR, existenţa pompei de rezervă este

obligatorie, starea ei trebuie să permită în orice moment pornirea.În cazul în care nu se dispune imediat de pompă de rezervă, fapt cu totul nepermis, se opreşte

cazanul imediat luându-se următoarele măsuri:- se opreşte focul;- se acţionează tirajul pentru evacuarea căldurii;- se închide ventilul principal de abur şi se izolează cazanul;- se evacuează aburul în exces menţinându-se presiunea în tambur.

După repararea defecţiunilor la pompe se procedează la repornirea cazanului.Principalele defecţiuni ale pompelor centrifuge sunt:

3.1.1. Pompa nu aspiră şi nu refulează. Cauzele pot fi:- pompa este dezamorsată din cauza înălţimii prea mici a degazorului faţă de pompă în raport cu temperatura apei, formându-se un dop de abur.

Pompa trebuie reamorsată, respectiv apa va fi menţinută la temperatura prescrisă.- pompa este dezamorsată, din cauza pătrunderii de aer în conductă (neetanşeitate).

Se va umple corpul pompei cu apă după remedierea neetanşeităţilor.- rotorul este înfundat cu corpuri străine (depuneri, nămol) se va curăţa rotorul.

3.1.2. Pompa nu dă debit sau presiunea prevăzute

- 171 -

Cauzele pot fi cele dinainte, şi în plus:- înfundări ale conductei de aspiraţie; Se va curăţa conducta- prezenţa aerului în pompă (umplerea insuficientă cu apă a pompei sau a conductelor);

Se va evita formarea pungilor de aer printr-un traseu corect al conductei şi se vor instala robinete de aerisire

- motorul pompei are sens invers de rotire;Se vor inversa legăturile electrice ale motorului.

- uzura paletelor sau a inelelor de etanşare;Se vor înlocui.

Motorul electric se încălzeşte peste limitele admiseCauzele pot fi:

- presiunea la refulare este mai mică decât cea normală;Se va închide puţin robinetul de pe conducta de refulare până când presiunea pe această conductă creşte la valoarea normală;

- uzura rotorului pompei şi a inelelor de etanşare;Se vor înlocui.

- frecări în pompă (descentrarea rotorului, gripări de lagăre, etc.);Se vor remedia cauzele.

3.1.3. Pompa produce o presiune prea mare. Cauzele pot fi:- robinetul de reglare de pe conductă este prea închis şi pompa funcţionează sub debitul minim;

Se va deschide robinetul de retur.- conducta de refulare este înfundată;

Se va curăţa.

3.1.4. Vibraţii şi bătăi ale pompei. Cauzele pot fi:- rotorul nu este corect echilibrat;

Se va echilibra rotorul.- pompa nu este entrată faţă de motorul electric;

Se va centra corespunzător.- lagărele prea strânse sau prea uzate;

Se vor ajusta lagărele.- vibraţia conductelor;

Se vor modifica prinderile conductelor.- fundaţia necorespunzătoare;

Se va întări sau eventual se va turna o altă fundaţie.- rotorul are depuneri numai pe anumite porţiuni;

Se va curăţa rotorul.

3.1.5. Neetanşeităţi ale pompei. Cauzele pot fi:- strângerea insuficientă a şuruburilor care strâng etajele pompei;

Se vor strânge şuruburile după răcirea pompei.- suprafeţele de etanşare ale etajelor sau garniturile respective necorespunzătoare. Aceste defecte pot

fi produse de uzură, aşezare greşită, calitatea slabă a garniturii, bătăi ale rotorului, răcire insuficientă, etc.

Se vor ajusta suprafeţele şi înlocui garniturile, după înlăturarea cauzelor ce au produs defecţiunea.

3.1.6. Încălzirea lagărelor. Cauzele pot fi:- centrarea greşită a pompei faţă de motor;

Se va centra corespunzător

- 172 -

- ajustarea necorespunzătoare a lagărelor (joc prea mare sau joc prea mic);Se vor ajusta lagărele

- lipsă sau calitate necorespunzătoare a uleiului de ungere;Se va completa sau schimba uleiul

- rotorul dezechilibratSe va echilibra.

3.2. Defecţiuni la pompa de abur sau pistonPrincipala avarie este ieşirea din funcţiune a pompei, care poate avea următoarele cauze:

- griparea pistonului în cilindru ca urmare a lipsei de ulei de ungere sau temperaturii prea ridicate a aburului de acţionare;

- garnituri şi presgarnituri necorespunzătoare calitativ sau uzate, având ca urmare pierderi de apă şi abur;

- lovituri puternice la capacul pompei ca urmare a pătrunderii apei în abur.Defecţiunile vor fi înlăturate prin eliminarea cauzelor care le-au provocat.

3.3. Injectorul de alimentare cu apăDefecţiunea principală este lipsa de debit şi presiune, care se poate datora:

- temperaturii prea mari a apei de alimentare sau a corpului injectorului;Se va introduce apă mai rece şi se va răci corpul injectorului.

- înfundării conductelor sau supapelor de la aspiraţie şi refulare;Se vor curăţa conductele şi supapele.

- neetanşeităţilor conductei de aspiraţie.Se vor remedia etanşările.

- deschiderii necorespunzătoare (prea mare sau prea mică) a robinetului de abur;Se va regla corespunzător robinetul.

3.4. Instalaţia de tratare a apeiDefecţiunea principală este furnizarea apei de alimentare cu indici necorespunzători, ca urmare:

- dozării necorespunzătoare a reactivilor, fie de către personalul de exploatare, fie de către dozatorul automat care poate fi defect;

Se vor doza corespunzător reactivii sau se va remedia dozatorul automat.- înfundării filtrului.

Se va curăţa filtrul.- nerespectării ciclului de regenerare a maselor schimbătoare de ioni sau cationi;

Se va respecta ciclul.- degradării masei schimbătoare de ioni sau cationi.

Se vor înlocui mesele.- depăşirii debitului maxim de apă.

Se vor lua măsuri pentru respectarea debitului maxim al instalaţiei.- variaţiei calităţii apei brute.

Se va analiza apa brută conform indicaţiilor laboratorului sau punctului chimic al centralei şi se va aplica o tratare corespunzătoare.

- variaţiei calităţii reactivilor.Se vor verifica reactivii pe măsura aprovizionării lor.

- erorilor de determinare a indicilor de către personalul de exploatare.

Analizele se vor executa numai de personal cu calitatea corespunzătoare.

IV. DEFECŢIUNI LA CANALELE DE GAZE DE ARDERE ŞI LA ZIDĂRIA CAZANULUI

4.1. Una dintre cele mai grave avarii ale cazanelor este explozia de gaze

- 173 -

Ca urmare, se produc atât pagube materiale importante prin deteriorarea instalaţiei, cât şi accidente de persoane, în marea majoritate a cazurilor.

Gazele combustibile, combustibilul lichid şi cărbunele pulverizat formează cu aerul, în anumite limite de concentraţie, amestecuri explozive. Explozia se produce ca urmare acumulării în cazan a unei cantităţi de combustibil care se aprinde brusc.

În cazul unei explozii trebuie luate următoarele măsuri:- oprirea alimentării cu combustibil;- oprirea cazanului (oprirea rapidă).

Cauza exploziei trebuie determinată precis luându-se toate măsurile pentru prevenirea acestor avarii.

4.2. Rateul este explozia de proporţii mai mici şi cu urmări mai puţin grave. Cantităţile de gaze explozive acumulate sunt mult mai mici şi urmările pot să meargă până la

fisuri în zidărie, deschiderea clapelor de explozie sau eventual stingerea focului. Ele intervin în special la pornirea cazanului, şi anume după ce focul a fost aprins. Rateurile sunt periculoase pentru personalul de exploatare. Datorită ieşirii gazelor fierbinţi prin uşile de vizitare, ochiuri de observare, etc. se pot produce arsuri grave personalului aflat în aceste zone.

4.3. Aprinderea funinginii în canalele de gaze este provocată de arderea incompletă a combustibilului în focar. Gazele de ardere transportă funingine produsă de arderea necorespunzătoare (în general în lipsă de aer) şi o depun pe suprafeţele de încălzire din canalele de ardere (sistemul fierbător, supraîncălzitor, economizor şi supraîncălzitorul de aer). În cazul când există pătrunderi de aer fals în canalele de gaze (prin neetanşeităţile zidăriei) şi temperatura gazelor este ridicată, se poate ajunge la aprinderea funinginii depusă pe aceste suprafeţe.

Urmările acestei defecţiuni pot fi grave, ca de exemplu arderea suprafeţelor de încălzire (în special a preîncălzitorului de aer), creşterea temperaturii aburului supraîncălzit sau vaporizarea apei în economizor cu lovituri de berbec puternice şi chiar spargeri de ţevi.

Această defecţiune se poate observa uşor de personalul de serviciu, manifestându-se prin:- creşterea temperaturii în zonele unde arde funinginea;- apariţia de flăcări şi scântei la uşile de vizitare, ochiurile de observare şi uneori chiar la coş.

În asemenea cazuri se iau imediat următoarele măsuri:- se întrerupe alimentarea cu combustibil;- se opresc ventilatoarele de aer şi de gaze de ardere;- se încearcă stingerea focului cu abur.

Evitarea unor asemenea defecţiuni se realizează printr-o ardere corespunzătoare.

4.4. Deteriorarea zidăriei poate avea următoarele cauze:- regimul de ardere necorespunzător (flăcările bat în zidărie, temperatura prea mare).- calitatea şi montajul necorespunzător (calitatea inferioară a cărămizilor, uscarea prea rapidă a zidăriei, lipsa rosturilor de dilatare, ş.a.);- deficienţe de construcţie, zidăria insuficient răcită, aşezarea necorespunzătoare a arzătoarelor, alegerea unor arzătoare necorespunzătoare în ce priveşte forma şi lungimea flăcării, ş.a.

Starea zidăriei va fi supravegheată în permanentă prin ochiurile de observaţie şi în cazul în care siguranţa cazanului nu este periclitată se va putea funcţiona cu zidăria deteriorată în scurt timp. În cazul în care deteriorarea zidăriei este importantă (prăbuşiri de ziduri, bolţi, etc.) se va opri cazanul în vederea reparării.

4.5. Depunerile de zgură şi cenuşă se datorează regimului de ardere necorespunzător şi unor temperaturi ale suprafeţelor de încălzire nepotrivite faţă de caracteristicile combustibilului utilizat.

Depunerile importante se întâlnesc la cazanele care utilizează cărbune şi mai ales cărbune cu temperatură de înmuiere a cenuşii scăzută (cazul ligniţilor).

Urmările depunerilor pot fi:- deteriorarea zidăriei;

- 174 -

- corodarea suprafeţelor de încălzire;- creşterea rezistenţei la trecerea prin cazan a gazelor de ardere (supraîncărcarea ventilatorului de

gaze de ardere);- scăderea temperaturilor apei şi aburului, reducerea debitului, creşterea temperaturii gazelor arse la

coş, reducerea randamentului;- ruperea ţevilor datorită căderii blocurilor mari de zgură formate în partea superioară a focului sau

smulgerea de mandrinări a ţevilor datorită zgurei depuse pe ele.Pentru evitarea formării blocurilor şi a depunerilor de zgură şi cenuşă se vor executa

următoarele: - suflarea regulată a suprafeţelor de încălzire;- îndepărtarea cu ranga a blocurilor care prin cădere pot produce deformări sau spargeri de ţevi. În

cazul în care se apreciază că îndepărtarea blocurilor ar putea pune în pericol siguranţa cazanului, acesta va fi oprit.

Se va asigura răcirea lui lentă pentru ca blocurile să nu se desprindă. Desprinderea blocurilor se va face cu grijă şi abia după răcirea cazanului.

DEFECŢIUNI ŞI AVARII ÎN TIMPUL EXPLOATĂRII CAZANULUI:- DEFECŢIUNI LA CONDUCTE ŞI ARMĂTURI- DEFECŢIUNI LA ARMĂTURILE DE SIGURANŢĂ ŞI CONTROL- INCIDENTE CARE POT DA NAŞTERE LA AVARII

URMĂRI, CAUZE ŞI MĂSURI DE PREÎNTÂMPINARE ŞI ELIMINARE A AVARIILOR

I. DEFECŢIUNI LA CONDUCTE ŞI ARMĂTURI1.1. Defecţiuni la conducte

Cele mai importante defecţiuni ale conductelor sunt:1.1.1. Spargerea garniturilor datorită:- calităţii necorespunzătoare a garniturii;- stării necorespunzătoare a suprafeţelor de etanşare a flanşelor;- montajului necorespunzător al garniturii (montarea excentrică);- manevre necorespunzătoare la încălzirea şi punerea sub presiune a conductelor care transportă

fluide fierbinţi.

Remedierea constă din înlocuirea garniturii cu alta corespunzătoare. Porţiunea unde urmează a se executa reparaţia se izolează prin flanşe oarbe.

1.1.2. Loviturile de berbec şi vibraţiileLa conductele de apă aceste defecţiuni se datoresc următoarelor cauze:

- prezenţa aerului (neevacuat la pornire) în conducta de alimentare;- fixarea necorespunzătoare a conductelor în suporţi;- defecţiuni ale pompei de alimentare (se transmit vibraţii pe întreaga conductă).

Prin eliminarea cauzelor dispare şi fenomenul respectiv. La conductele de abur defecţiunile de mai sus se datoresc următoarelor cauze:- încălzirea insuficientă şi golirea incompletă de apă a conductei, la punerea sub presiune;- antrenări de apă în conducte.

În toate cazurile de mai sus se iau următoarele măsuri:- se evacuează apa din colectoarele supraîncălzitorului şi din conducta principală de abur;

- 175 -

- se închide apa spre regulatorul de temperatură al aburului supraîncălzit, mărindu-se astfel temperatura aburului supraîncălzit;

- se remediază fixarea conductelor în suporţi;- se va evita pătrunderea apei antrenată de abur în conductele de abur (evitarea supraalimentării

cazanului cu apă, spumegări, depăşirii debitului maxim, ş.a.).

1.1.3. Spargerea conductelor poate fi produsă de:- sistemul de dilatare (lire, compensatoare cu burduf, ş.a.) care este defect sau necorespunzător;- îmbinări prin sudură necorespunzătoare;- modificarea sub efectul presiunii şi temperaturii a caracteristicilor mecanice de rezistenţă (fluaj).

Măsurile care sunt necesare pentru remedierea şi prevenirea acestei defecţiuni, sunt:- prevederea unui sistem corespunzător de dilatare;- executarea corespunzătoare a sudurilor şi controlul atent al acestora;- urmărirea în timp a deformaţiilor permanente ale conductelor, datorită fluajului, conform

instrucţiunilor interne ale centralei.

1.2. Defecţiuni la armăturiCele mai importante defecţiuni ale armăturilor sunt:

1.2.1. Armătura nu închide etanş, urmările sunt:- pierderi de apă, abur, combustibil;- oprirea instalaţiei de cazan (în unele cazuri).

1.2.2. Armătura nu deschide complet. Urmările sunt:- defecţiuni în circulaţia fluidelor apă, abur, aer, combustibil (lipsă de circulaţie);- nerealizarea debitului maxim de abur al cazanului.

Armăturile defecte se vor remedia sau înlocui.Demontarea lor se va face după izolarea prin flanşe oarbe a porţiunii de conductă pe care sunt

montate.

II. DEFECŢIUNI LA ARMĂTURILE DE SIGURANŢĂ ŞI CONTROLDefecţiunile pot apărea la:

- indicatoarele de nivel;- manometrele;- supapele de siguranţă.

2.1. Defecţiuni la indicatoarele de nivelPrincipalele defecţiuni pot fi:2.1.1. Înfundarea robinetului superior cu murdării sau săruri ceea ce face ca nivelul în sticlă să

fie mai înalt decât cel din tambur datorită condensării aburului aflat în sticlă.Se va purja sticla.

2.1.2. Înfundarea robinetului inferior cu murdării sau săruri ceea ce face ca nivelul în sticlă să crească treptat datorită condensării aburului care pătrunde în sticlă.

Se va purja sticla.

În cazul în care după purjare cele două robinete rămân în continuare înfundate se va anunţa fochistul şef, care va hotărî asupra modului de remediere, ţinând seama de pericolul pe care îl prezintă o intervenţie la aceste armături în timpul funcţionării cazanului.

- 176 -

2.1.3. Spargerea sticlei datorită montării ei necorespunzătoare în armătură, sau răcirii, respectiv încălzirii bruşte (pătrunderea aburului sau apei în sticla neîncălzită (pătrunderea aburului sau apei în sticla neîncălzită sau a aerului rece în sticla fierbinte).

Se va controla înainte de montaj ca suprafeţele de contact ale sticlei cu armătura să fie plane. Manevrele de purjare ale sticlei se vor face cu toată grija, respectându-se instrucţiunile de exploatare.

2.2. Defecţiuni ale manometrelor. Principalele defecţiuni pot fi: 2.2.1. Acul indicator nu revine în poziţia zero când manometrul este în comunicaţie cu atmosfera.

Cauzele pot fi: înfundarea robinetului cu trei căi, înfundarea racordului dintre manometru şi robinet, defectarea manometrului.

Se va curăţa robinetul cu trei căi, racordul dintre manometru şi robinet sau în cazul defectării manometrului se va înlocui manometrul cu altul corespunzător şi verificat. 2.2.2. Acul indicator nu indică presiunea din tambur sau se ridică încet. Cauzele pot fi: înfundarea robinetului cu trei căi, înfundarea tubului sifon sau defectarea manometrului.

Remedierea defecţiunii se face la fel ca la aliniatul anterior, curăţirea făcându-se prin suflare cu abur.

2.3. Defecţiuni la supapele de siguranţăPrincipalele defecţiuni pot fi:

2.3.1. Supapa pierde abur (nu închide etanş) fără a se atinge presiunea de deschidere a supapei.

Contragreutăţile sunt în poziţie corectă, iar ventilul nu s-a ridicat de pe scaun.Cauzele pot fi: depuneri pe suprafaţa de etanşare a scaunului sau ventilului, uzură sau coroziuni

pe aceleaşi suprafeţe.Remedierea constă în rotirea ventilului faţă de scaun, care are rolul de a îndepărta depunerile şi

respectiv alezajul (prelucrarea mecanică a suprafeţelor de etanşare), sau chiar înlocuirea supapei în cazul uzurilor şi coroziunilor.

O altă cauză este construcţia necorespunzătoare a supapei şi anume: poziţia înclinată a scaunului faţă de ventil (aburul iese numai pe o parte), sau poziţii înclinate ale pârghiei sau ale tijei supapei.

Se va ajusta scaunul şi se vor asigura poziţii corespunzătoare ale pârghiei şi tijei sau, în cazul în care aceste remedieri nu sunt posibile, se va înlocui supapa.

2.3.2. Supapa deschide (suflă) la presiuni mai mici decât presiunea de suflareCauzele pot fi: depuneri între scaun şi ventil, contragreutate mai mică decât cea normală sau

contragreutate fixată prea aproape de supapă (braţul prea scurt). Se va roti ventilul faţă de scaun, se va înlocui contragreutatea, sau se va aşeza în poziţie normală pe braţ.

2.3.3. Supapa nu deschide la atingerea sau depăşirea presiunii de suflareCauzele pot fi: contragreutatea prea mare sau aşezarea ei pe braţ prea departe de supapă (braţ

prea lung), înţepenirea braţului în articulaţii, înţepenirea ventilului în scaun datorită depunerilor sau poziţiei înclinată a braţului (nu stă orizontal). Măsurile de remediere sunt: înlocuirea contragreutăţii, aşezarea corectă a acesteia pe braţ în poziţia normală, ajustarea articulaţiilor, rotirea ventilului în scaun (eventual înlocuirea supapei) şi corectarea poziţiei braţului (poziţia va fi orizontală).

Observaţie: Orice modificări ale contragreutăţilor sau ale poziţiilor acestora pe braţ, precum şi schimbarea supapei de siguranţă nu se fac decât în prezenţa organului ISCIR, care va verifica funcţionarea supapei, greutatea corespunzătoare a contragreutăţilor şi va fixa poziţia lor pe braţ, înscriind aceste date în cartea cazanului.

III. INCIDENTE CARE POT DA NASTERE LA AVARII

- 177 -

În funcţionarea cazanelor se întâlnesc şi alte fenomene denumite în general incidente, care pot da naştere la avarii şi accidente.

Cunoaşterea cauzelor care provoacă aceste fenomene, precum şi luarea măsurilor corespunzătoare pot evita urmări din cele mai grave.

Cele mai frecvente incidente sunt:- lipsa de apă;- creşterea presiunii;- supraîncărcarea cazanului;- spumegarea apei;- supraalimentarea;- incendiu.

3.1. Lipsa de apă, se datoreşte în cele mai multe cazuri neglijenţei personalului de exploatare, care nu a observat tendinţa de scădere a nivelului apei la indicatoarele de nivel şi nu a luat măsurile pentru restabilirea nivelului normal.

Când nivelul apei din indicator a scăzut sub nivelul minim se va proceda astfel:- dacă apa este sub nivelul minim, însă se vede în partea inferioară a indicatorului; se măreşte

imediat alimentarea cu apă, se reduce sau chiar se va opri furnizarea de abur, se va micşora focul şi se va reduce tirajul;

- dacă apa nu se mai vede în indicator i se va opri imediat focul, se va opri furnizarea de abur.

Este interzisă cu desăvârşire alimentarea cu apă a cazanuluiÎn ambele situaţii incidentul va fi adus la cunoştinţa responsabilului sălii cazanelor şi va fi

înscris în registrul jurnal de evidenţă a funcţionării cazanului. Răcirea cazanului se va face cât mai încet. După răcire şi înainte de repunerea în funcţiune cazanul va fi supus unei revizii amănunţite.

3.2. Depăşirea presiunii nominale, se întâmplă când consumatorul trece brusc de la un consum de abur mare la unul mai mic, sau chiar la lipsa consumului, cum ar fi de exemplu, declanşarea turbinei de abur în centralele electrice, închiderea consumului de abur în fabricaţie, etc.

În asemenea situaţii, regimul de ardere nu mai este în corelare cu consumul de abur.În aceste cazuri, supapa de siguranţă trebuie se deschisă şi acelaşi timp trebuie executate

următoarele operaţii:- reducerea focului;- mărirea tirajului;- alimentarea cu apă în cantitate mare;- evacuarea aburului în atmosferă;- purjarea unei cantităţi mari de apă.

Aceste operaţii vor fi făcute cu calm şi rapiditatea până la restabilirea presiunii nominale, chiar şi în cazul în care supapele nu au deschis.

Va fi înştiinţat responsabilul sălii cazanelor.

3.3. Supraîncărcarea cazanuluiAceastă situaţie apare în cazurile când consumatorul solicită un debit mai mare de abur decât

debitul nominal al cazanului.Cazanul poate funcţiona un timp limitat, cca 30 min. Cu un debit de 10% mai mare decât

debitul nominal fără a fi supus defecţiunilor, fiind calculat astfel încât să poată satisface un anumit debit de vârf. Depăşirea debitului de vârf sau depăşirea timpului de funcţionare la acest debit sunt interzise, întrucât pot avea loc supraîncălziri locale ale părţilor sub presiune sau degradarea prematură a suprafeţelor de încălzire, antrenării de apă şi săruri în supraîncălzitor, etc.

În cazurile când debitul de vârf sau timpul de funcţionare la acest debit sunt depăşite, se închide parţial robinetul principal de abur, limitându-se astfel debitul la valoarea nominală.

- 178 -

3.4. Spumegarea apei în tambur, se produce în cazul când conţinutul de săruri, substanţe organice, materii în suspensie sau materii alcaline ale apei în cazan creşte peste o anumită limită.

Ea se manifestă prin oscilaţii bruşte ale nivelului apei în tambur şi antrenării de apă în supraîncălzitor, ceea ce are ca rezultat scăderea temperaturii de supraîncălzire, lovituri de berbec şi depuneri de săruri în serpentine.

Pentru restabilirea funcţionării normale se execută următoarele operaţii:- se reduce debitul cazanului;- se purjează părţile de jos ale cazanului (colectoarele de ecran, tambure inferioare), colectorul de

intrare în supraîncălzitor, conducta principală de abur, tamburul, ş.a.;- se alimentează cazanul;- se verifică funcţionarea corespunzătoare a purjei continue;- se verifică dacă indicii apei de alimentare se încadrează în valorile prevăzute. În caz contrar se iau

toate măsurile pentru tratarea corespunzătoare a apei de alimentare.Se va anunţa responsabilul sălii cazanelor.

3.5. Supraalimentarea cu apă. În cazul depăşirii nivelului maxim al apei în tambur (în general datorită exploatării neglijente) pot să apară defecţiunile cauzate de antrenarea apei în supraîncălzitor cu consecinţele cunoscute (depuneri de săruri, lovituri de berbec, etc.).

Supraalimentarea se observă prin:- depăşirea nivelului maxim al apei în indicatorul de nivel;- variaţii bruşte ale temperaturii aburului supraîncălzit;- zgomote provocate de loviturile de berbec în supraîncălzitor şi conductele de abur supraîncălzit.

Măsurile care se iau sunt următoarele:- se opreşte alimentarea cu apă;- se purjează supraîncălzitorul (colectoarele) şi conducta de abur supraîncălzit;- se reduce debitul cazanului;- se purjează tamburul pentru a aduce nivelul apei la nivelul normal.

3.6. Incendiu în sala cazanelor. În cazul unor incendii care nu periclitează funcţionarea sigură a instalaţiilor din sala cazanelor, personalul de exploatare va acţiona cu mijloacele existente în sală (furtunuri de incendiu, stingătoare cu spumă, ş.a.).

Dacă incendiul ameninţă siguranţa personalului de exploatare si funcţionarea sigură a instalaţiilor din sala cazanelor, se vor chema pompierii.

Până la sosirea acestora personalul de exploatare va încerca să limiteze focul, procedând în acelaşi timp, la oprirea cazanelor.

În cazul intervenţiei pompierilor se vor scoate de sub tensiune toate utilajele electrice.

AVARII LA CAZANE SI MODUL DE ACŢIONARE

NR. CRT.

TIPUL AVARIEI CAUZEMODUL DE ACŢIONARE

LA PRODUCEREA AVARIEI

0 1 2 3I. AVARII LA INSTALAŢIA DE ARDERE

I.1. Iese din funcţiune instalaţia de alimentare cu combustibil

- defectarea pompelor de combustibil

- întreruperea alimentării cu gaze

- înfundarea buncărelor- blocarea

transportoarelor de cărbune

- dacă este prevăzută alimentare cu combustibili de rezervă se foloseşte aceasta, în caz contrar se opreşte cazanul

- 179 -

- înfundarea conductelor sau armăturilor

I.2. Arderea arzătoarelor - construcţie necorespunzătoare

- forţarea arderii

- se înlocuiesc arzătorul complet sau numai capul (arzătorului)

I.3. Înfundarea arzătorului - impurităţi pe conductă - se suflă arzătorul sau se înlocuieşte cu unul de rezervă

I.4. Rateuri de ardere - defecţiuni pe circuitul de gaz

- înfundarea duzei arzătorului

- ventilul electromagnetic este înfundat

- se verifică circuitul şi se curăţă

- se demontează şi se curăţă duza

- se demontează ventilul şi se curăţă.

I.5. Avarii la zidăria focarului - regim incorect de ardere

- regim incorect de pornire sau oprire

- montaj defectuos

- se reduce sarcina cazanului- la pericol de avarii

secundare se opreşte focul

I.6. Aprinderi de combustibil pe canalele de gaze

- depuneri de funingine necurăţată care se aprind

- cărbune antrenat în pâlniile de cenuşă şi neevacuat

- se întrerupe alimentarea cu combustibil

- se opresc ventilatoarele de aer şi exhaustoarele

- se închid registrele de gaze şi de aer

- se introduce abur (de la purje) în canale pentru a se stinge centrele de ardere formate.

I.7. Explozia de gaze - acumularea în cazan a unei cantităţi de combustibil care se aprinde brusc

- se opreşte alimentarea cu combustibil

- se face oprirea rapidă a cazanului.

I.8. Iese din funcţiune ventilatorul de gaze arse

- arderea motorului- ruperea rotorului- ruperi de palete- griparea lagărelor- întreruperea alimentării

cu energie electrică

- se pune în funcţiune ventilatorul de rezervă iar în lipsa acestuia se opreşte cazanul

I.9. Scăderea tirajului - infiltraţii mari de aer fals cauzate de spargerea preîncălzitorului de aer, neetanşeităţi mari, etc.

- uzura ventilatorului de gaze arse

- defectarea şaibărului de gaze arse

- depuneri mari de zgură şi funingine pe ţevi şi pe canalele de gaze

- depistarea defectului si remedierea acestuia

- folosirea ventilatorului de rezervă, iar în cazul în care nu există se reduce sarcina.

- se înlocuieşte şaibărul de gaze arse

- se curăţă depunerile respective

II. AVARII LA ELEMENTELE CAZANULUI

- 180 -

2.1 Scăderea nivelului apei sub limita minimă dar încă vizibilă în sticla de nivel

- neglijenţa personalului de exploatare

- avarie numai aparentă datorită defectării sticlelor de nivel

- alimentarea insuficientă datorită defectării instalaţiei de automatizare

- defecţiune în reţeaua de alimentare cu apă

- spargerea unei ţevi de la economizor sau din sistemul fierbător

- verificarea sticlelor de nivel- se închid purjele - se intensifică alimentarea

cu apă- se reduce sarcina cazanului- se urmăreşte evoluţia

avariei- dacă nivelul apei continuă

să scadă se opreşte cazanul

2.2. Scăderea nivelului apei sub limita vizibilă a sticlei de nivel şi nu reapare când se închide robinetul de abur

- defecţiuni în reţeaua de alimentare cu apă

- spargerea unor ţevi din economizor sau sistemul fierbător

- se opreşte focul - se opreşte alimentarea cu

apă- nu se reporneşte cazanul

decât după verificarea sistemului fierbător şi al reţelei de alimentare.

2.3. Depăşirea presiunii nominale

- consumatorul reduce brusc consumul de abur

- defectarea manometrului

- funcţionarea defectuoasă a supapelor de siguranţă

- se reduce focul- se măreşte tirajul- să măreşte alimentarea cu

apă- se purjează o cantitate mai

mare de apă- se evacuează abur în

atmosferă2.4. Supraalimentarea cu apă - avarie numai aparentă

datorită defectării sticlelor de nivel

- alimentarea excesivă din neglijenţa personalului

- alimentarea excesivă ca urmare a defectării instalaţiei de automatizare

- spumare excesivă în tambur datorită alcalinităţii prea mari

- se verifică sticlele de nivel;- se micşorează alimentarea

cu apă- se deschid purjele- se controlează apa de

alimentare- la depăşirea nivelului

vizibil al sticlei se opreşte focul

2.5. Spargerea de ţevi la economizor

- coroziunea interioară provocată de O2 şi CO2

- coroziune acidă exterioară

- circulaţie internă insuficientă

- vaporizare locală- răcire incorectă la

pornirea cazanului- defecte de material

- se izolează economizorul dacă este prevăzut cu canal de ocolire

- se alimentează cazanul prin conducta de alimentare care ocoleşte economizorul

- se funcţionează astfel până apare posibilitatea de oprire şi remediere.

2.6. Spargerea ţevilor la - depuneri interioare de - la defecte mici se poate

- 181 -

supraîncălzitor săruri datorită antrenării de apă din tambur

- calitate necorespunzătoare a aburului

- conducerea incorectă a focului

- defecte de material- depuneri de zgură pe

sistemul fierbător determinând astfel ridicarea temperaturii gazelor

- defectarea sistemului de răcire a aburului în reglajul temperaturii.

continua funcţionarea- se verifică starea celorlalte

serpentine- la oprire se stabilesc precis

cauzele defecţiunii şi se remediază

- în cazul spargerilor mari se opreşte cazanul

2.7. Spargeri de ţevi de ecran sau ţevi fierbătoare

- depuneri interioare de piatră

- circulaţie naturală insuficientă

- uzura ţevilor prin eroziune sau coroziune

- pierderea nivelului de apă

- defecte de material- pornirea sau oprirea

defectuoasă

- se opreşte cazanul- se opreşte focul- se alimentează cu apă

pentru compensarea pierderilor

- se opreşte exhaustorul de gaze şi se remediază defecţiunea

III. AVARII LA INSTALATIILE ANEXE3.1. Spargeri de garnituri la

conducte- manevre

necorespunzătoare- calitate

necorespunzătoare a garniturii

- montaj necorespunzător a suprafeţelor de etanşare

- se izolează porţiunea defectă prin flanşe oarbe

- se înlocuieşte garnitura

3.2. Vibraţii şi lovituri de berbec la conducte de apă

- aer rămas în conducte- defecţiuni ale pompei

de alimentare- fixarea

necorespunzătoare a conductelor

- se aerisesc conductele- se verifică pompa de

alimentare şi se înlătură defecţiunea

- se fixează corespunzător conductele

3.3. Vibraţii şi lovituri de berbec la conductele de abur

- scăparea nivelului peste nivelul maxim admis al cazanului

- manevre necorespunzătoare

- fixarea necorespunzătoare a conductelor

- se restabileşte nivelul apei în cazan

- se purjează conductele de abur

- se fixează corespunzător conductele

3.4. Spargeri de conducte - sistem de dilatare necorespunzător

- îmbinări prin sudură

- prevederea unui sistem corespunzător de dilatare

- executarea corespunzătoare

- 182 -

necorespunzătoare- depăşirea presiunii

nominale

a sudurilor- evitarea depăşirii presiunii

de regim3.5. Iese din funcţiune pompa

centrifugă de alimentare sau pompa de recirculare

- arderea motorului- întreruperea alimentării

cu energie electrică- defecţiune mecanică- pătrundere aer în

pompă- formarea unui dop de

aer în pompă

- se porneşte pompa de rezervă

- se remediază defecţiunea- se opreşte cazanul în lipsa

pompei de rezervă şi a imposibilităţii remedierii defectului

3.6. Iese din funcţiune pompa cu piston pentru abur

- garnituri şi presgarnituri necorespunzătoare

- griparea pistonului în cilindru din lipsă de ulei

- lovituri puternice în corpul pompei din cauza pătrunderii apei în abur

- se înlocuiesc garniturile sau presgarniturile distruse

- se completează uleiul necesar

- se elimină apa din abur

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT SIDEX CAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2

Defecţiuni şi avarii în timpul exploatării cazanului. Urmări, cauze şi măsuri de preîntâmpinare

şi eliminare a avariilor:

- Defecţiuni şi avarii la ţevile fierbătoare şi ale economizorului;

- Defecţiuni şi avarii la exhaustoarele de bază şi rezervor;

- Defecţiuni şi avarii la instalaţia de alimentare cu apă

- Defecţiuni şi avarii la circuitul de gaz inert

- Defecţiuni şi avarii la zidăria cazanului

- Defecţiuni şi avarii la conducte şi armături

- Defecţiuni la armăturile de siguranţă şi control

- Incidente care pot da naştere la avarii.

- 183 -

MODULUL NR.8

RINTRETINEREA, REVIZIA SI REPARAREA CAZANELOR

ÎNTREŢINEREA, REVIZIA ŞI VERIFICAREA PROGRAMATĂ A CAZANELOR

În timpul exploatării cazanelor apar defecţiuni, ca urmare a unor cazuri normale a elementelor sau unor stări anormale intervenite în funcţionare.

Pentru realizarea măsurilor de siguranţă, respectiv preîntâmpinarea avariilor şi accidentelor sunt necesare următoarele operaţii:- întreţinerea instalaţiei de cazan- revizia- verificarea programată.

1. Întreţinerea are ca scop principal menţinerea în stare tehnică corespunzătoare a cazanului şi a instalaţiilor anexe, în vederea prevenirii uzurii lor avansate.

Întreţinerea corectă este unul din factorii cei mai importanţi, care determină o exploatare sigură, continuă şi economică. Întreţinerea se execută în mod obligatoriu de către personalul de exploatare sau echipe special însărcinate în acest scop.

Menţinerea în bună stare a suprafeţelor metalice ale cazanului pe circuitul apă – abur este obligatorie, aceasta realizându-se prin tratarea lor cu diverse soluţii (alcaline, acide, etc.) în conformitate cu instrucţiunile în vigoare.

Totodată se realizează şi o peliculă de protecţie prin pasivizarea cazanului. Această operaţie este obligatorie ori de câte ori se porneşte cazanul după revizii sau reparaţii. Condiţiile minime pe care trebuie să le îndeplinească suprafeţele după curăţire, sunt:- să fie lipsite de depuneri de oxizi, piatră, nisip, grosimi, etc.;- să fie acoperite cu o peliculă neagră, uniformă şi continuă de magnetită.

În cadrul întreţinerii se execută mici lucrări, printre care:- menţinerea în stare curată a întregului echipament, prin ştergere zilnică, ungere, revopsire a părţilor

ruginite;- înlăturarea imediată a scăpărilor de fluid în sala cazanelor;- înlăturarea jocurilor şi vibraţiilor la arzătoare, pompe, ventilatoare, etc.- menţinerea în perfectă stare de funcţionare a aparatelor de măsură, control, reglare şi protecţii

cazan;- etanşări mici ale zidăriei cazanului;- mici lucrări necesare menţinerii instalaţiei în funcţie ca: înlocuiri de sticle de nivel, înlocuiri de

manometre, înlocuiri de armături ce pot fi izolate în timpul funcţionării, înlocuiri de garnituri, mici etanşări, ungerea pompelor, ventilatoarelor şi a motoarelor electrice, etc.

Revizia se face fără oprirea din funcţiune a cazanului, la începutul fiecărui schimb de lucru.Scopul reviziei este de a constata eventualele defecţiuni în funcţionarea cazanului.Revizia se execută cu personalul de exploatare.

2. Verificarea programată se face cu oprirea din funcţiune a cazanului la intervale de timp fixate dinainte. Scopul acestei verificări este de a stabili dacă instalaţia prezintă uzuri pentru a preveni defecţiuni sau avarii care au drept urmare oprirea neprogramată a cazanului. De asemenea, are scopul

- 184 -

de a fixa, în funcţie de gradul de uzură, data când va trebui oprit cazanul pentru repararea diferitelor elemente.

Intervalele regulate de timp, fixate pentru reparaţii se numesc ciclu de reparaţii.Uzura normală a unei instalaţii nu produce perturbări în ciclul de reparaţii, sau în ce priveşte

durata de funcţionare efectivă între două reparaţii succesive.Uzura anormală, degradează instalaţia, provoacă intrarea neprogramată a instalaţiei în reparaţie

cu nerespectarea ciclului, rezultând o exploatare neeconomică şi un randament scăzut.Verificarea programată stabileşte de asemenea dacă ciclul de reparaţii este corect. Ţinându-se

seama de gradul de uzură, ciclul poate fi mărit sau micşorat.Înaintea unei reparaţii programate prevăzute în ciclul de reparaţii, trebuie stabilite:

- volumul lucrărilor de reparaţii;- părţile din cazan care trebuie înlocuite- materialele necesare- piesele de schimb necesare.

Acestea sunt prevăzute în aşa fel încât durata reparaţiei să fie cât mai scurtă.Verificarea programată se execută de către o echipă specializată, din care trebuie să facă parte

obligatoriu persoana autorizată ISCIR pentru supravegherea instalaţiilor mecanice sub presiune din unitatea deţinătoare şi responsabilul sălii cazanelor. Constatările făcute vor fi înscrise în registrul de evidenţă a reparaţiilor.

REPARAREA CAZANELOR. CLASIFICAREA REPARAŢIILOR. VERIFICAREA REPARAŢIILOR. REPARAŢIILE PRINCIPALE ALE CAZANELOR. RECEPŢIA LUCRĂRILOR

DE REPARAŢII

Pentru remedierea uzurii şi pentru curăţare, cazanul se opreşte şi se introduce în reparaţie.I. CLALSIFICAREA REPARAŢIILORReparaţiile care se fac la cazane pot fi :

- reparaţii programate (remedierea uzurilor);- reparaţii neprogramate (în urma unei avarii sau defecţiuni).

REPARAŢIILE PROGRAMATE sunt:- revizia tehnică (RT)- revizia curentă (RC)- reparaţia capitală (RK).

Aceste tipuri de reparaţii diferă prin: volumul lucrării şi valoarea reparaţiei.Pentru cazane şi instalaţiile anexe programarea lucrărilor de revizii şi reparaţii se face în

conformitate cu normativele de reparaţii în vigoare şi tehnologiile de reparaţii elaborate de proiectant.Aşadar, reparaţiile cazanelor se execută în baza unei documentaţii tehnice, din care trebuie să

rezulte lucrările care se vor executa şi condiţiile tehnice de execuţie, încercare şi verificare.Pentru lucrările de reparaţii care urmează să fie verificate de organele ISCIR să întocmeşte un

proiect separat, care se ataşează la documentaţia de reparaţie.Proiectele de reparaţii pot fi întocmite fie de către unităţi de proiectare autorizate de ISCIR, fie

de alte unităţi de proiectare, cu condiţia să fie verificate în prealabil de o unitate de proiectare autorizată.

1.1.1. Revizia tehnică cuprinde ansambul de operaţii executate pentru verificarea, curăţirea, ungerea, înlocuirea unor piese uzate şi eliminarea unor defecţiuni, care necesită lucrări de mică amploare.

- 185 -

Revizia tehnică are şi scopul de a constata starea tehnică a cazanului înainte de executarea reparaţiei programate.

Revizia tehnică se execută fără scoaterea din funcţiune a cazanului sau cu oprirea cazanului de scurtă durată.

Ea are rolul de menţinerea stării tehnice corespunzătoare a cazanului şi prevenirea şi eliminarea defecţiunilor la părţi care au un grad de fiabilitate redus (garnituri, rulmenţi, etc.).

În cazul în care, cu ocazia verificării stării tehnice a utilajului, se constată un defect, care ar putea provoca întreruperea în funcţionare a utilajului, iar pentru eliminarea defecţiunilor constatate este nevoie de întocmirea unor piese sau subansamble se va executa în continuare reparaţia curentă necesară, cu respectarea prevederilor legale.

În general, lucrările care se execută cu ocazia reviziei tehnice sunt:- curăţirea de zgură, cenuşă şi funingine a suprafeţelor de schimb de căldură, a canalelor de fum;- refacerea parţială a zidăriei sau izolaţiilor termice;- controlul focarului şi instalaţiei de ardere, inclusiv reparaţii mici;- eliminarea neetanşeităţilor la armături (înlocuire de garnituri, eventual de robinete, etc.);- reparaţii simple ale ventilatoarelor de aer şi gaze, precum şi ale pompelor;- verificarea şi remedierea unor defecţiuni la instalaţia de automatizare;- reparaţii simple ale motoarelor electrice sau chiar înlocuirea lor, etc.

Aceste reparaţii se consemnează în registrul de evidenţă a reparaţiilor.

1.1.2. Reparaţia curentă (RC) cuprinde lucrări de importanţă mai mare, care necesită scoaterea temporară din funcţiune a cazanului.

În cadrul reparaţiilor curente se execută lucrări care necesită înlocuirea pieselor defecte, fără demontarea agregatelor, asamblarea şi subansamblarea, demontarea parţială a subansamblelor defecte, sau înlocuirea lor cu altele noi sau reparate.

În general, cu ocazia reparaţiilor curente a cazanelor, se execută lucrările de la reviziile tehnice /RT) şi în plus, următoarele lucrări principale:- revizia tuturor părţilor cazanului (în exterior şi interior);- refacerea sau înlocuirea parţială a unor elemente uzate;- înlocuirea sau remedierea lagărelor, înlocuirea bilelor sau ciocanelor, repararea părţilor mobile,

înlocuirea blindajelor, etc. la instalaţiile de cazan care ard cărbune praf;- curăţirea în exterior şi interior a tuturor suprafeţelor de încălzire şi a tamburului cu mijloace

mecanice sau chimice;- reparaţiile dispozitivelor care asigură dilatarea liberă a suprafeţelor de încălzire;- încărcarea cu sudură a coroziunilor la tambur, camere colectoare, camere de apă, etc.;- înlocuirea ţevilor defecte (fierbătoare, la supraîncălzitor, economizor, conducte, etc.);- revizia şi repararea armăturilor;- repararea unor neetanşeităţi apărute în timpul exploatării;- repararea parţială a zidăriei focarului şi a canalelor de gaze;- revizia motoarelor electrice, spălarea lagărelor şi umplerea lor cu materiale de ungere proaspete;- revizia şi repararea ventilatoarelor, pompelor şi exhaustoarelor şi după caz înlocuirea de rotoare la

ventilatoare şi exhaustoare şi echilibrarea acestora;- controlul şi revizia instalaţiei de ardere;- controlul şi revizia instalaţiei de automatizare;- repararea izolaţiei termice a cazanului, conductelor şi armăturilor.

Reparaţiile curente se execută de către personalul calificat din unitatea deţinătoare a cazanului sau din afara ei, pe baza dispoziţiilor scrise de organul ISCIR în cartea cazanului, de responsabilul cu supravegherea tehnică a instalaţiilor mecanice sub presiune autorizat ISCIR sau de responsabilul sălii cazanelor.

Reparaţiile curente se consemnează în registrul de evidenţă a reparaţiilor.

- 186 -

1.1.3. Reparaţia capitală (RK) cuprinde lucrări de volum mare şi importanţă deosebită, care necesită scoaterea din funcţiune a cazanului pe termen mai îndelungat.

În cadrul lucrărilor de reparaţii capitale se efectuează înlocuirea totală sau parţială a unor elemente structurale deteriorate ca urmare a uzurii fizice şi readucerea instalaţiilor la parametri iniţiali.

De asemenea, se execută lucrări de modernizări, menite să îmbunătăţească starea tehnică a cazanelor sau să ridice calitatea parametrilor tehnico-funcţionali.

În cadrul reparaţiilor capitale se execută pe lângă lucrările de revizii tehnice şi reparaţii curente şi unele lucrări cum sunt:- înlocuirea elementelor sistemului fierbător economizorului, supraîncălzitorului, preîncălzitorului de

aer;- înlocuirea în proporţie mare a zidăriei focarului sau a canalelor de gaze;- înlocuiri de ventilatoare, pompe, exhaustoare;- repararea sau refacerea coşului de gaze arse;- înlocuirea arzătoarelor;- lucrări de modernizare a cazanului cu privire la: sistemul fierbător, drumul de gaze, economizor,

supraîncălzitor, preîncălzitor de aer, instalaţie de ardere, etc.);- refacerea izolaţiei termice, etc.

Reparaţiile capitale se consemnează în cartea cazanului în tabelul „Evidenţa exploatării”.

1.2. REPARAŢIILE NEPROGRAMATE (INTERVENŢIILE ACCIDENTALE)

Sunt lucrări în afara reparaţiilor prevăzute de ciclul de reparaţii. Ele se execută ca urmare a unor defecţiuni în funcţionarea instalaţiei, a căror remediere nu poate suporta amânări (fiind necesar a fi executate în cel mai scurt timp) sau când instalaţia a fost scoasă din funcţiune din cauza unei avarii.

Reparaţiile neprogramate pot fi de trei feluri, identice cu cele programate, după natura şi volumul lucrărilor respective.

II. VERIFICAREA REPARAŢIILOR

Indiferent de tipul reparaţiilor efectuate şi volumul lor, din punct de vedere al verificării, acestea se împart în două categorii:- reparaţii a căror verificare se face de către organele teritoriale ISCIR;- reparaţii a căror verificare se face de către organele tehnice competente ale unităţii reparatoare şi

unităţii beneficiare.Reparaţiile a căror verificare se face de către organele teritoriale ISCIR pot fi executate numai

de unităţi autorizate de ISICR în acest scop. Aceste reparaţii sunt în principal următoarele:- lucrări modificatoare faţă de documentaţia tehnică iniţială;- înlocuirea armăturilor de siguranţă cu altele de alte tipuri şi alte dimensiuni, diferind, de cele din

proiectul iniţial;- remedierea prin sudare a fisurilor sau crăpăturilor la elementele sub presiune;- executarea la elementele sub presiune a unor suduri noi, refacerea sau remedierea celor existente;- refacerea unor părţi care au fost decupate în vederea verificării spălării chimice a cazanului;- repararea prin încărcare cu sudură a elementelor sub presiune corodate sau erodate, izolat sau

grupat;- înlocuirea de virale, plăci tubulare, funduri sau alte elemente sub presiune, care se execută separat şi

se asamblează prin sudură;- înlocuirea prin sudare a ţevilor de fum, serpentinelor din suprafeţele de încălzire, într-o proporţie

mai mare de o treime din numărul acestora;- înlocuirea cu material nou, sub formă de petice, la părţile sub presiune din care s-au decupat probe

de material în vederea verificării calităţii acestuia sau a îmbinărilor sudate;- înlocuiri substanţiale în instalaţia de automatizare a unor elemente diferite faţă de cele prevăzute în

proiectul iniţial.

- 187 -

În vederea efectuării verificării tehnice a reparaţiei reparatorul va întocmi o documentaţie care va cuprinde: - lista lucrărilor efectuate în cadrul reparaţiei;- materialele întrebuinţate pentru părţile supuse presiunii sau care se asamblează prin sudură la

acestea, cu precizarea caracteristicilor în conformitate cu prevederile prescripţiilor tehnice colecţia ISCIR în vigoare, specifice instalaţiei supuse reparaţiei, inclusiv certificatele care să ateste calitatea acestora;

- certificatele privind efectuarea verificării pe parcursul reparaţiei, a lucrărilor executate, în conformitate cu prevederile prescripţiilor tehnice colecţia ISCIR în vigoare şi a documentaţiei de reparaţie;

- documentele de verificare a procedeelor de sudare folosite în conformitate cu prevederile prescripţiilor tehnice colecţia ISCIR;

- procesul verbal în care sunt consemnate rezultatele încercărilor de casă, în care s se specifice că instalaţia se poate supune verificărilor tehnice oficiale în scopul autorizării funcţionării.

Cu ocazia verificării tehnice a reparaţiilor, respectiv a verificării tehnice în vederea autorizării funcţionării instalaţiei după reparaţie, se vor efectua în principal următoarele:- verificarea documentaţiei tehnice de reparaţie;- verificarea execuţiei reparaţiei (revizia internă, încercarea de presiune, verificarea elementelor

instalaţiei, încercări în gol şi sub sarcină, etc.), conform prescripţiilor tehnice colecţia ISCIR în vigoare.

În cazul instalaţiilor sau elementelor de instalaţii la care datorită concepţiei constructive nu mai este posibilă examinarea cu ocazia verificării tehnice în vederea autorizării funcţionării după reparaţie, este necesar ca reparatorul să prezinte instalaţiile respective verificării organelor ISCIR înainte de asamblare, în fazele în care examinarea lor este posibilă.

Pentru fiecare cazan reparat, unitatea reparatoare este obligată să aplice o placă de timbru, în următoarele cazuri:- modificarea parametrilor principali ai cazanului: presiune, debit, temperatura aburului supraîncălzit

sau a apei fierbinţi;- modificarea proiectului iniţial al construcţiei, montarea sau scoaterea unor elemente sub presiune;- înlocuirea parţială sau totală a elementelor sub presiune ale cazanului;- în toate cazurile stabilite de organele ISCIR în procesele verbale.

Rezultatele verificărilor se consemnează de către organul ISCIR într-un proces verbal, în cartea cazanului, partea de exploatare.

III. REPARAŢIILE PRINCIPALE ALE CAZANULUI, sunt:

- îndepărtarea depunerilor;- îndepărtarea coroziunilor;- îndepărtarea deformaţiilor permanente;- repararea fisurilor şi crăpăturilor;- repararea neetanşeităţilor la îmbinări.

3.1. Îndepărtarea depunerilorDepunerile interioare (piatră, nămol) şi exterioare (funingine, zgură) împiedică transmisia

corespunzătoare a căldurii, micşorează randamentul termic al cazanului şi pot provoca avarii şi accidente grave.

În scopul evitării acestora, curăţirea cazanului se execută la intervale de timp regulate, care depind de cantitatea şi natura depunerilor.

Înainte de a începe aceste operaţii, cazanul se opreşte din funcţiune, se goleşte de apă şi se izolează de restul instalaţiilor prin montarea de flanşe oarbe pe conductele de legătură, de purje şi de gaze.

- 188 -

3.1.1. Curăţirea interioară de piatră şi nămol se execută după răcirea şi aerisirea cazanului, fie manual prin ciocănire, fie mecanic prin unelte de frezat sau de ciocănit acţionate electric sau cu aer comprimat. Se folosesc următoarele scule:- morişca cu ax flexibil (pentru ţevi);- răzătoare, perii de sârmă, ciocane uşoare (pentru tambure, camere colectoare, camere secţionale).

Nu se vor folosi scule cu muchii ascuţite pentru a nu se deteriora suprafeţele metalice.Curăţirea interioară se poate face în anumite cazuri şi cu ajutorul unor substanţe chimice, dar

numai cu avizul şi sub supravegherea unui laborator chimic de specialitate.

3.1.2. Curăţirea exterioară de cenuşă şi zgurăSe execută de asemenea după răcirea şi aerisirea cazanului. Se vor lua măsuri pentru instalarea

schelelor necesare, verificându-se în prealabil soliditatea acestora, a zidăriei şi bolţilor cazanului. De asemenea se va cerceta dacă nu există pericol de prăbuşire a unor bucăţi mai mari de zgură.

Îndepărtarea funinginii şi a cenuşii de pe suprafeţele de încălzire şi din canalele de fum se face fie manual prin răzuire, fie mecanic cu dispozitive de aspiraţie.

Îndepărtarea bucăţilor de zgură se face cu atenţie, de sus în jos şi pe cât posibil acţionând prin gurile de vizitare laterale fără a intra în focar.

Curăţirea exterioară se poate face şi fără golirea cazanului de apă, hotărâre care va fi luată de responsabilul sălii cazanelor de la caz la caz, funcţie de perioada de oprire, sau de alte considerente.

3.2. Îndepărtarea coroziunilorLa părţile sub presiune coroziunile sub formă de ciupituri izolate şi rare, precum şi cele grupate

pe o suprafaţă de cel mult 300 cm2 şi cu adâncimea de cel mult 25% din grosimea iniţială a tablei pot fi încărcate cu sudură electrică (fac excepţie ciupiturile în zona de racordare de îmbinări sudate sau nituite).

Dacă ciupiturile depăşesc adâncimea sau suprafaţa de mai sus, porţiunile corodate se înlocuiesc cu petice sudate.

3.3. Îndepărtarea deformaţiilor permanentePereţii elementelor cazanului se pot deforma (burduşi) în cazul în care sunt supuşi unor

solicitări prea mari.Părţile deformate, în funcţie de mărimea deformaţiei şi de starea materialului, pot fi reparate

prin:- îndepărtarea părţii deformate care se face prin deformare la cald respectându-se procesul

tehnologic al operaţiei respective;- îndepărtarea părţilor deformate şi aplicarea de petice (tuburi de flacără, funduri tambure), tăierea

porţiunilor deformate şi sudarea unei porţiuni corespunzătoare (ţevi fierbătoare, ţevi de ecran, conducte, etc.).

3.4. Repararea fisurilor şi crăpăturilorFisurarea şi crăparea elementelor cazanului pot provoca grave avarii. Din această cauză se

impune o deosebită atenţie pentru descoperirea lor din timp şi luarea măsurilor necesare pentru preîntâmpinarea şi repararea lor.

Repararea se poate face prin dăltuire până la dispariţia fisurii sau crăpăturii şi apoi încărcarea cu sudură. Fisurile şi crăpăturile care se pot repara în acest fel se vor stabili de întreprinderea reparatoare.

3.5. Repararea neetanşeităţilor la îmbinăriNeetanşeităţile îmbinărilor se evidenţiază prin curgerile de apă sau abur şi prin depunerile de

săruri în exterior.

- 189 -

Acestea provoacă corodarea metalului, iar ţâşnitura fină de apă sau abur care iese în exterior, roaderea lui mecanică (erodare). La capace, neetanşeităţi se datoresc în general montării greşite, calităţii necorespunzătoare a garniturii, stării defectuoase a suprafeţelor de contact (neparalele, cu rizuri, etc.).

Prin eliminarea cauzelor se poate realiza o etanşare corectă.La îmbinările nituite, neetanşeităţile sunt cauzate de o execuţie defectuoasă a nituirii, încălzirii

bruşte a cazanului, debit de abur cu mari variaţii, etc.Neetanşeităţile slabe se pot remedia prin ştemuirea, pe amândouă părţile, a niturilor defecte.La ţevile mandrinate, curgerile se remediază prin remandrinare, dacă starea materialelor o

permite.

IV. RECEPŢIA LUCRĂRILOR DE REPARAŢIIDupă terminarea lucrărilor de reparaţii se face recepţia lor de către o comisie din care nu vor

lipsi responsabilul sălii cazane şi responsabilul reparaţiei.Se examinează calitatea tuturor reparaţiilor şi în special:

- curăţirea interioară şi exterioară a tuturor părţilor cazanului;- lipsa fisurilor şi coroziunilor;- lipsa unor ţevi cu defecţiuni, precum şi la ţevile înlocuite;- lipsa deformaţiilor la toate elementele cazanului;- zidăria cazanului.

După această examinare, în cazul în care cazanul este scadent se va supune verificării organelor ISCIR, de asemenea, dacă reparaţia efectuată este de natura celor care se verifică de ISCIR.

În cazul în care cazanul nu este scadent, iar reparaţia efectuată nu se verifică de ISICR, poate fi pus în funcţiune pe baza recepţiei cu bune rezultate efectuată de comisia menţionată mai sus.

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT SIDEX CAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2

1. Întreţinerea, revizia şi verificarea programată a cazanelor.

2. Repararea cazanelor

- de câte feluri sunt reparaţiile şi lucrările care se execută;- cum se face verificarea reparaţiilor;- care sunt reparaţiile principale ce se efectuează la cazanele ISUC 1,2;- cum se face recepţia lucrărilor de reparaţii.

- 190 -

VERIFICAREA OFICIALĂ A CAZANELOR REVIZIA INTERIOARĂ, ÎNCERCAREA LA PRESIUNE LA RECE ÎNCERCAREA LA PRESIUNE LA CALD. REVIZIA EXTERIOARĂ

Cazanele de abur cu o presiune mai mare de 0,7 bar (kgf/cm2) şi cazanele de apă fierbinte cu o temperatură mai mare de 1150 C sunt supuse verificării oficiale executate de organele ISCIR, atât la prima punere în funcţiune, cât şi periodic, în timpul exploatării.

Pentru verificarea stării tehnice a cazanelor şi a instalaţiilor anexe se efectuează:- revizii interioare;- încercări de presiune la rece;- încercări de presiune la cald;- revizii exterioare.

Fiecare cazan de abur sau apă fierbinte trebuie să posede din partea ISCIR un aviz de instalare. Acest aviz se eliberează pentru sala de cazane, la cererea beneficiarului sau a proiectantului, pe baza unei documentaţii tehnice întocmită conform prescripţiilor tehnice C 1 – colecţia ISCIR.

După verificarea efectuată cu bune rezultate, cu ocazia primei puneri în funcţiune a cazanului, organul ISCIR autorizează instalaţia şi eliberează cartea cazanului, partea de exploatare, fixând totodată termenul (scadenţa) pentru verificarea periodică.

Data efectuării verificării periodice se propune de unitatea deţinătoare, în limita scadenţei operaţiei de verificare precizată în cartea cazanului, şi pe cât posibil, astfel încât să coincidă cu perioada fixată de unitate pentru revizia sau reparaţia instalaţiei.

Verificarea periodică oficială se va face în prezenţa delegaţilor unităţii deţinătoare (responsabilul sălii de cazane, fochistul cazanului), care vor lua parte la verificare alături de organul ISCIR.

Dacă, cu ocazia verificării, organul ISCIR constată o uzură sau defecte care reduc rezistenţa cazanului, el poate dispune reducere presiunii.

În cazul în care se constată că instalaţia de cazan prezintă un pericol imediat în funcţionare, aceasta va fi oprită din funcţiune, iar motivarea tehnică va fi consemnată în procesul verbal încheiat.

Unitatea deţinătoare a cazanului trebuie să pregătească instalaţia şi să pună la dispoziţia organelor ISCIR personalul, materialele, instalaţiile adecvate executării verificării, echipamentul de protecţie, etc. De asemenea, va efectua din timp toate lucrările necesare care să permită executarea verificării tuturor părţilor instalaţiei în condiţii de siguranţă şi în timpul cel mai scurt.

La cererea organului ISCIR, unitatea deţinătoare va executa toate lucrările necesare în scopul constatării stării instalaţiei, calităţii materialelor, modului de exploatare, etc., pentru a se putea stabili posibilităţile de funcţionare sigură a instalaţiei de cazan.

I. REVIZIA INTERIOARĂ constă din examinarea tuturor părţilor componente ale instalaţiei de cazan şi în special a pereţilor metalici atât pe partea fluidului apă – abur cât şi pe partea gazelor de ardere, în scopul constatării defectelor şi a stării cazanului.

Intervalul de timp după care se efectuează revizia interioară este de maximum 4 ani, funcţie de starea tehnică a cazanului.

În afară de termenul scadent, revizia interioară trebuie să se facă şi în următoarele cazuri:- după o întrerupere a funcţionării cazanului mai mare de un an, înainte de repunerea lui în funcţiune;- după o nouă montare;- după o reparaţie care se supune verificării ISCIR;- când organul ISCIR are motive temeinice să se îndoiască de starea tehnică a cazanului;- când este cerută motivat de unitatea deţinătoare.

Pentru a fi supus reviziei interioare oficiale se vor lua următoarele măsuri:- cazanul va fi oprit din funcţiune şi izolat de restul instalaţiilor prin montarea de flanşe oarbe

(inclusiv pe conductele de gaze);- se va curăţa bine de piatră, funingine, etc. pe partea interioară şi exterioară (curăţarea se va face

până la metalul curat, pereţii cazanului nu trebuie să fie umezi sau unşi);

- 191 -

- cazanul trebuie pregătit cu schele sau scări care să facă posibilă examinarea tuturor părţilor sale (focar, suprafeţe de încălzire, canale de gaze, etc.);

- interiorul părţii sub presiune şi canalele de gaze vor fi aerisite corespunzător;- dispozitivele din tambur care îngreunează accesul vor fi demontate;- la caznele ignitubulare organul ISCIR poate cere demontarea a 3 – 4 ţevi pentru examinarea unor

părţi inaccesibile (caznele ignitubulare, cu fascicule de ţevi demontabile, vor fi revizuite în mod obligatoriu, cu fasciculele scoase afară).

In cadrul reviziei interioare oficiale se verifică în mod special:- îmbinările nituite sau sudate care reprezintă părţile cele mai sensibile;- elementele ambutisate (funduri, plăci tubulare, cutia de foc, tec.) care sunt supuse la eforturi mari,

mai ales în regiunile de racordare şi asamblare;- conductele de alimentare din interiorul cazanului (starea de curăţenie, poziţia lor faţă de nivelul

minim al apei, tec.);- camerele de apă (puntiţele dintre găurile pentru ţevi sau dintre găurile de acces la ţevi, ţevile de

legătură cu tamburul);- coroziunile, care vor fi precizate prin suprafaţă, adâncime, număr, orientare şi poziţie;- deformaţiile, care vor fi precizate prin poziţie, suprafaţă, săgeată;- fisurile şi crăpăturile, stabilindu-se natura şi mărimea acestora;- ţevile de fum, la partea spre foc, dacă prezintă arderi ale capetelor răsfrânte, neetanşeităţi, fisuri;- partea exterioară a elementelor sub presiune;- scheletul metalic şi sistemul de suspendare sau rezemare a cazanului, în ce priveşte starea tehnică şi

posibilităţile de dilatare.Ca urmare a reviziei interioare organul ISCIR va încheia un proces-verbal, care va conţine

constatările respective şi măsurile dispuse (în cartea cazanului, partea de exploatare).

II. ÎNCERCAREA LA PRESIUNE LA RECE se execută în scopul verificării rezistenţei şi etanşeităţii elementelor sub presiune ale cazanului şi depistării eventualelor defecte ale materialului, care nu pot fi observate cu ochiul liber.

Încercarea de presiune se face cu toate armăturile montate, în perfectă stare de funcţionare.Intervalul de timp la care se execută este de maximum 8 ani. Organul ISCIR poate reduce acest

interval funcţie de starea tehnică şi vechimea cazanului.Încercarea de presiune la rece se va face în următoarele cazuri:

- după o întrerupere a funcţionării cazanului mai mare de un an, înainte de repunerea lui în funcţiune;- după o nouă montare;- după o reparaţie care se supune verificării ISCIR;- când se demolează zidăria sau învelişul izolant al cazanului, fiind astfel posibilă examinarea în

condiţii optime a pereţilor metalici ai cazanului;- după o explozie de gaze în focar sau în canalele de fum;- când organul ISCIR are motive justificate să ceară executarea încercării;- când unitatea deţinătoare o cere motivat.

Pentru efectuarea încercării de presiune se închide cazanul şi se începe umplerea lui cu apă de cel mult 500 C, avându-se în vedere să se lase robinetul de aerisire deschis (în lipsa acestuia se ridică una sau ambele supape de siguranţă).

Umplerea se poate face cu ajutorul pompelor cazanului, avându-se grijă ca nu cumva debitul mare al acestora să conducă la crearea unei perne de aer în cazan, datorită posibilităţilor reduse de evacuare prin robinetul de aerisire sau prin supapele cazanului.

În momentul în care apa iese prin robinetul de aerisire (sau prin supape) acesta se închide şi se alimentează cazanul numai cu ajutorul unei pompe de presiune acţionată manual sau mecanic, care face să crească treptat presiunea în cazan.

În timpul încercării supapele de siguranţă se vor bloca.Presiunea de încercare este:

- 192 -

- 1,5 x p.max. pentru cazanele care lucrează cu o presiune maximă de până la 5 bar (kgf/cm 2) inclusiv.

Presiunea de încercare nu va fi mai mică de 2 bar (kgf/cm2);- la 1,25 x pmax pentru cazanele care lucrează cu o presiune maximă mai mare de 5 bar (kgf/cm2).

Presiunea de încercare nu va fi mai mică de p.max + 3 bar (kgf/cm2).Durata încercării cu suprapresiune va fi de 10 min. consecutive. După trecerea celor 10 min.,

timp în care presiunea de încercare s-a menţinut constantă, se reduce presiunea la valoarea nominală şi se efectuează verificarea.

Încercarea este considerată reuşită dacă părţile sub presiune ale cazanului:- rezistă fără deformaţii plastice vizibile;- nu se rup la solicitarea presiunii de încercare;- nu prezintă scăpări de apă prin pereţi sau la îmbinările sudate sau nituite.

Cu această ocazie organul ISCIR reglează supapele de siguranţă verificând contragreutăţile şi fixând lungimea braţului de pârghie, sau în cazul supapelor cu arc, stabileşte condiţiile de strângere ale arcului. Datele vor fi înscrise în procesul verbal încheiat (în cartea cazanului, partea de exploatare).

Încercarea de presiune la rece se poate face şi de către responsabilul sălii cazanelor şi se numeşte încercarea de presiune de casă. Ea se face de obicei înainte de cea oficială, se execută la presiunea nominală şi are ca scop remedierea unor eventuale defecţiuni înainte de încercarea oficială.

III. REVIZIA EXTERIOARĂ, constă în examinarea tuturor instalaţiilor, dispozitivelor, aparatelor şi a factorilor care contribuie la funcţionarea instalaţiei de cazan în condiţii de siguranţă şi exploatare economică.

Revizia exterioară se execută de către organul ISCIR, fără o programare prealabilă.Cu ocazia reviziei exterioare, se va examina:

- sala cazanelor, asupra tuturor condiţiilor pe care trebuie să le îndeplinească;- existenţa şi funcţionarea armăturilor cazanului, în special cele de siguranţă şi protecţie, precum şi

instalaţia de măsură, control şi reglare automată;- încărcarea termică normală a cazanului;- dacă fochiştii sunt autorizaţi şi cunosc condiţiile de bună exploatare;- dacă instrucţiunile de exploatare sunt însuşite de fochişti şi afişate în sală, în locuri vizibile;- registrul jurnal de supraveghere, în ceea ce priveşte existenţa şi modul în care se fac înscrierile

(organul ISCIR va înscrie eventualele observaţii în acest registru);- părţile vizibile şi accesibile ale cazanului, zidăria, scheletul metalic de susţinere, precum şi toate

instalaţiile anexe (tiraj, alimentare cu apă, tratarea apei, etc.);- regimul apei de alimentare (se va urmări existenţa şi buna funcţionare a instalaţiei de tratare a apei,

realizarea indicilor prescrişi, frecvenţa şi cantitatea purjelor, locul şi modul de luare a probelor, precum şi corectitudinea analizelor), dotarea corespunzătoare a laboratorului, existenţa personalului autorizat;

- respectarea parametrilor principali ai cazanului (debit, presiune, temperatură), variaţiile de sarcină cu perioadele de suprasarcină precizate ca durată şi intensitate, consecinţele pe care le au acestea asupra cazanului.

IV. ÎNCERCAREA LA CALD se execută înainte de darea în exploatare a cazanului şi după încercarea de presiune la rece, pe cazanul şi instalaţiile anexe complet montate şi în funcţie.

Încercarea constă din următoarele examinări principale:- starea de etanşeitate a zidăriei ;- etanşeitatea îmbinărilor vizibile ale cazanului;- funcţionarea armăturilor de siguranţă şi control;- funcţionarea aparatelor de măsură, control, protecţie şi reglare automată;- funcţionarea instalaţiei de ardere şi dezvoltarea flăcărilor în focar;- funcţionarea instalaţiilor anexe (alimentare, tiraj, tratarea apei, etc.);- funcţionarea instalaţiei de cazan (realizarea principalilor indici de funcţionare);

- 193 -

- existenţa instrucţiunilor de exploatare.Deficienţele constatate vor fi remediate înainte de punerea cazanului în exploatare normală.

RECAPITULAREA MATERIEI PREDATE

I. DISCUŢII LIBERE:1. – Exploatarea economică a cazanelor:

- pierderi de căldură în funcţionarea cazanelor;- randamentul cazanelor;- indici pentru controlul exploatării economice a cazanelor.

2. – Defecţiuni şi avarii în timpul exploatării cazanelor. Urmări, cauze şi măsuri de preîntâmpinare şi eliminare a avariilor la:

- tuburi de flacără, tambure, colectoare;- ţevile fierbătoare, ţevile preîncălzitorului de aer şi economizorului;- instalaţia de alimentare cu combustibil;- instalaţia de tiraj;- ventilatoarele de aer şi de gaze arse;- instalaţia de alimentare cu apă;- canalele de gaze de ardere şi zidăria cazanului;- conducte şi armături;- armăturile de siguranţă şi control;- incidente care pot da naştere la avarii.

3. Întreţinerea, revizia şi verificarea programată a cazanelor.

4. Repararea cazanelor:- clasificarea reparaţiilor;- verificarea reparaţiilor;- reparaţiile principale ale cazanelor;- recepţia lucrărilor de reparaţii.

5. Verificarea tehnică oficială a cazanelor.

II. TESTAREA ŞI VERIFICAREA CUNOŞTINŢELOR

- 194 -

LECŢIA PRACTICĂ LA ISPAT SIDEX CAZANE RECUPERATOARE ISUC 1,2

Verificarea tehnică oficială a cazanelor ce se verifică la:

- revizia interioară;- încercarea la presiune la rece- revizia exterioară- încercarea la presiune la cald.

- 195 -