Generatoare de Abur

INTRODUCERE

Revoluţia industrială a început odată cu punerea în practică a maşinilor cu abur ce a stimulat dezvoltarea rapidă a construcţiei agregatelor de producere a aburului numite generatoare de abur. Cea mai mare răspândire în energetică o au cazanele de abur care transformă în căldură energia chimică a combustibililor organici arşi în echipamente speciale cu care sunt dotate cazanele cunoscute sub denumirea de instalaţii de ardere.

Generatorul de abur este un agregat în care au loc procese fizico-chimice complicate. De aceea proiectarea, construcţia şi exploatarea acestora necesită cunoştinţe vaste din diverse domenii ale fizicii, chimiei, termotehnicii, aerodinamicii, rezistenţei materialelor. Generatoarele de abur asigură alimentarea cu abur a diverşilor consumatori: consumatorii casnici (încălzirea locuinţelor şi prepararea apei calde menajere), consumatorii industriali (producerea de abur viu, apă fierbinte şi energie electrică), marile centrale electrice (CTE,CET,CNE) asigurând alimentarea cu abur a diverşilor consumatori industriali casnici şi a marilor centrale electrice, generatoarele de abur sunt mari consumatoare de combustibil.

În România sunt construite şi se exploatează cazane de abur cu diverse debite (de la 200 kg/h până la 1035 t/h) şi presiuni (de la presiunea atmosferică până la 19,6 MPa). Până în anii ’60 ai secolului trecut, majoritatea cazanelor de abur proveneau din import. În ţara noastră se fabricau doar cazane pentru debite şi presiuni reduse, destinate utilizărilor casnice şi industriale, care se caracterizau prin construcţie simplă şi folosire de hidrocarburi (gaze naturale şi combustibili lichizi). Aceasta a făcut ca în anul 1960, circa 70% din energia electrică (7,65 TWh) să fie produsă consumându-se hidrocarburi (64% gaze naturale şi 6% păcură), situaţie care s-a menţinut până în 1970 (35 TWh).

Ca urmare a dezvoltării petrochimiei şi a creşterii accelerate a preţului petrolului pe piaţa mondială, s-a pus problema folosirii cu prioritate, în domeniul energetic, a combustibililor solizi şi în primul rând al ligniţilor şi şisturilor bituminoase, în vederea reducerii ponderii hidrocarburilor în producţia energiei electrice precum şi un regim sever de reducere a consumului de combustibil. În acest scop s-au intensificat cercetările în domeniul cunoaşterii şi folosirii combustibililor solizi şi s-au proiectat şi executat în ţară cazane care să poată folosi aceşti combustibili.

După anii ’90, datorită reducerii sensibile a consumului industrial de energie şi creşterii cantităţii de energie electrică produsă pe bază de combustibil nuclear, marile instalaţii de cazane au început să staţioneze şi utilizarea ligniţilor pentru producerea aburului s-a diminuat. La aceasta au contribuit şi problemele apărute pe parcursul exploatării generatoarelor de abur pe bază de cărbuni cu căldură de ardere inferioară care aveau o fiabilitate relativ redusă şi consumuri specifice de combustibil ridicate.

Creşterea fiabilităţii cazanelor de abur şi reducerea consumului de hidrocarburi ca şi a celui de combustibil se poate realiza prin îmbunătăţirea proceselor de pregătire a combustibilului (uscare şi măcinare) şi îmbunătăţirea procesului de ardere prin perfecţionarea arzătoarelor, adoptarea de brâuri de aprindere şi grătare de postardere la baza focarelor. Se va putea ajunge astfel, ca aceste agregate să funcţioneze fără combustibil de adaos (hidrocarburi), la debite nominale, hidrocarburile urmând a fi folosite doar la pornire şi la debite scăzute.

Dezvoltarea construcţiei cazanelor de abur a făcut posibil ca în acest scurt timp ţara

noastră să se transforme din ţară importatoare de cazane, în ţară exportatoare de asemenea

agregate.

Lucrarea de faţă începe cu un studiu de literatură referitor la cazanele de abur de uz industrial, urmat de o prezentare a proceselor fizico-chimice din circuitul apă-abur. Se va descrie apoi un cazan acvatubular cu circulaţie naturală, înclinare mare şi presiune înaltă. Se va realiza calculul unui cazan de abur, având în vedere: bilanţul de materiale, bilanţul termic, componentele procesului de ardere a combustibililor gazoşi în cazul arderii complete şi randamentul termic al cazanului. În final se vor prezenta normele de protecţie a muncii specifice.

CAPITOLUL I

ASPECTE GENERALE

I.1. Caracteristici tehnice ale cazanelor de abur

Generatorul de abur reprezintă un complex de instalaţii care realizează transformarea energiei chimice a combustibililor sau a altor forme de energie (electrică sau nucleară) în căldură, sub formă de apă caldă, apă fierbinte, abur saturat sau abur supraîncalzit pe care o furnizează unor consumatori: consumatori casnici (încălzirea locuinţelor şi a apei calde menajere), consumatorii industriali (producerea de abur, apă fierbinte şi energie electrică), marile centrale electrice (producătoare de energie electrică sau de energie electrică şi căldură, furnizată în marile sisteme de termoficare urbană şi industrială) .

Generatoarele de abur care transformă energia chimică a combustibililor în căldură poartă numele de cazane de abur.

În România au fost construite cazane de abur cu diverse debite (de la 200 kg/h până la (1035 t/h) şi presiuni (de la presiunea atmosferică până la 19,6 MPa) . Până în anii 1960, majoritatea cazanelor de abur proveneau din import, la noi în ţară fabricându-se doar cazane pentru debite şi presiuni reduse, care funcţionează pe gaze naturale şi combustibili lichizi.

Apoi s-a stabilit ca până în anul 1990 România să devină o ţară independentă din punct de vedere energetic. Pentru aceasta s-a pus problema folosirii cu prioritate a combustibililor solizi. S-a ajuns astfel ca în anii 1980 din puterea instalată de circa 17000 MW, 7200 MW să reprezinte centrale pe cărbune, 6000 MW centrale cu hidrocarburi şi 3800 MW centrale hidroelectrice, care a ajuns în centralele care funcţionează pe cărbune la 10000 MW în 1985 şi la 12000 MW în 1990.

Cel mai mare cazan din lume are debitul nominal de 4225 t/h şi furnizează abur la

presiune nominală Pn=24,6 MPa şi la temperatura nominală tn=538°C. Cazanul are două

supraîncălziri intermediare la 538°C.

La noi în ţară cel mai mare cazan de abur are debitul nominal Dn=1035 t/h la presiunea nominală Pn=19,2 MPa şi tn=535°C cu o supraîncalzire intermediară la 535°C. Cazanul alimentează cu abur o turbina de 330 MW. Cazanul a fost fabricat de întreprinderea Vulcan Bucureşti. Produce cazane şi Combinatul de utilaj greu din Cluj Napoca. Debitele de căldură a acestor cazane acopereau gama de la 1,163 până la 116MW.