CAPITOLUL I NOIUNI DESPRE CALDUR

CLDURA este o form de energie denumit uneori i energie termic sa energie caloric, rezultat, prin ardere, din energia chimic coninut n combustibili. Cu ajutorul cldurii apa din rezervor se transform n abur sau n ap fierbinte, iar apoi, dup necesitate, n alte forme de energie; electric, mecanic, de nclzire .a. Pentru msurarea cantitii de cldur se folosete unitatea din sistemul internaional j (jouli) sau un multiplu al su kj (kilojouli): 1 kj = 1000 j Pe lng aceast unitate de msur, se folosete frecvent o alt unitate tolerat caloria (cal), sau multiplul ei kilocaloria (kcal). 1 kcal = 1000 cal Caloria reprezint cantitatea de cldur necesar unui gram de ap pur, pentru a-i ridica temperatura cu un grad, printr-o nclzire la presiunea constant de o atmosfer. ntre calorie i jouli exist relaia de echivalen: 1 cal = 4,1855 j, sau a kcal = 4185,5 j = 4,1855 kj TEMPERATURA este mrimea fizic, msurabil care caracterizeaz starea (nivelul) de nclzire al unui corp. starea de nclzire poate fi apreciat i cu ajutorul simurilor noastre, aceasta fiind ns o apreciere relativ, prin faptul c n timp ce o persoan se pronun asupra unei sobe nclzite c este prea fierbinte, alta poate spune c este potrivit de fierbinte aa nct nu putem avea o imagine clar asupra strii reale de nclzire a sobei. De aceea, pentru a putea determina precis starea de nclzire a unui corp, s-a introdus o mrime fizic msurabil cu aparate speciale temperatura. Temperatura o putem, defini deci ca mrimea fizic care caracterizeaz (stabilete) la un moment dat starea (nivelul) de nclzire a uni corp. Folosind aadar noiunea de temperatur, putem spune cu precizie c soba are o temperatur mai mare dect caloriferul, acesta are o temperatur mai mic dect apa din cada bii etc. Pentru msurarea temperaturii se folosete aparatul numit termometrul, care conine un corp termometric ce poate fi un lichid (mercur, alcool, toluen etc. n cazul termometrelor cu lichid), un gaz (azot, hidrogen n cazul termometrelor cu gaz), un rezistor la termometrele c rezisten etc. Corpul termometric se caracterizeaz printr-o mrire strns dependent de temperatur, numit mrire termometric (lungimea coloanei de lichid, volumul gazului la presiune constant, sau valoarea rezistenei electrice). Cnd se msoar temperatura unui corp, termometrul trebuie adus n contact termic cu acesta; dup stabilirea echilibrului termic, temperatura corpului termometric (lichidul, gazul, rezistorul) este egal cu temperatura corpului a crui temperatur dorim s o msurm, iar mrirea termometric (lungimea coloanei de lichid, volumul gazului, rezistena electric) are o valoare bine determinat. Problema care se pune este de a stabili o coresponden ntre valoarea mrimii termometric i temperatura termometrului, adic de a stabili o scar de msurat temperatura. Pentru aceasta se aduce termometrul, pe rnd, n contact termic cu dou stri termice diferite i perfect determinate, crora li se asociaz n mod convenional valori bine precizate ale temperaturii, numite puncte de reper sau puncte termometrice, delimitnd ntre ele un interval de temperatur. Scara celsius sau scara centigrad (100 grade) are urmtoarele stri termice de echilibru ce delimiteaz intervalul de temperatur: starea de echilibru dintre apa pur i ghea, care se topete la presiunea atmosferic normal, temperatura acestei stri considerndu-se egal cu zero; starea de fierbere a apei pure la presiunea atmosferic normal, temperatura acestei stri considerndu-se egal cu 100; Pentru realizarea acestei stri la un termometru cu mercur, de exemplu, se introduce termometrul ntr-un vas cu amestec de ap i ghea, trasndu-se un reper la captul coloanei de

mercur, alturi de care se scrie cifra zero. Se trece apoi termometrul ntr-un vas cu ap care fierbe, trasndu-se un reper la captul coloanei de mercur, n dreptul cruia scriem cifra 100. mprind intervalul de pe scara termometrului cuprins ntre reperele 0 i 100 ntr-o sut de pri egale, se obine gradul celsius (C) denumit i grad centigrad. Deci, unitatea de msur n scara termometric celsius este gradul celsius (C) sau gradul centigrad. n sistemul Internaional actual (SI) se realizeaz o scar de temperatur, avnd originea la zero absolut, creia i corespunde n scara celsius o temperatur de 273,15C numit scar absolut de temperatur sau scara Kelvin; temperatura msurat n aceast scar se numete temperatur absolut. Un grad de pe scara absolut poart denumirea de Kelvin (avnd simbolul K). De aici rezult c ntre temperatura absolut T i temperatura t msurat n scara celsius, exist relaiile: T (k) = t (c) + 273,15; t (c) = T (k) 273,15. De exemplu, dac un corp are, n grade celsius 80C, n grade absolute el va avea temperatura: 80C + 273,15 = 353,15 K, sau dac n grade absolute are 1705,15 K, n grade celsius va avea temperatura: 705,15 K 273,15 = 432C. CLDURA SPECIFIC. Cnd un corp primete sau cedeaz cldur, atunci temperatura sa se modific, crescnd, respectiv micorndu-se. ntre cldura schimbat de n corp i variaia temperaturii sale, exist o dependen, determinat de natura corpului i de condiiile fizice n care are loc schimbul de cldur. C alte cuvinte, corpurile de natur fizic diferit, necesit cantiti de cldur diferite pentru a-i mri temperatura cu acelai numr de grade, se spune c aceste corpuri au clduri specifice diferite. Cldura specific a unui corp (notat cu litera C este deci cantitatea de cldur necesar pentru acrete sau micora temperatura unitii de msur (1 kg) din acel corp cu un grad. Unitatea de msur pentru cldura specific C n Sistemul Internaional este j/kgK, pe lng care se folosete frecvent i kcal/kg grad. n urma determinrii cldurii specifice la un numr mare de substane n stare solid, lichid i gazoas s-a observat c pentru aceeai substan cldura specific este mai mare la starea lichid dect la starea solid. Pentru, toate strile de agreare cldura specific crete cu temperatura. Exemple de valori ale cldurilor specifice la temperatura de 20C (293,15 K): ap = 1,000 kcal/kg grad = 4,185 kj/kg K oel = 0,114 kcal/kg grad = 0,477 kg/kg K font = 0,129 kcal/kg grad = 0,540 kj/kg K fier = 0,108 kcal/kg grad = 0,452 kj/kg K lemn = 0,600 kcal/kg grad = 2,512 kj/kg K. n cursul diferitelor transformri, sistemele sau corpurile i transmit unul altuia sau mediului ambiant din energia lor, trecnd dintr-o stare cu o anumit energie, n alt stare, cu alt energie. Transmiterea de energie se poate face att prin interaciuni termice, adic prin intermediul cldurii, ct i prin interaciuni mecanice, adic prin schimb de lucru mecanic. Cldura este o form de transmisie a energiei prin interaciune termic (micare dezordonat a particulelor elementare) ntre dou corpuri ntre care exist un potenial termic (nivele de temperatur diferit). Menionm faptul c lucrul mecanic este modul de transmisie al energiei prin interaciune mecanic (micare ordonat), vizibil, a corpului sau a unei pri a corpului de exemplu un piston. Cantitatea de energie intern transmis fr efectuare de lucru mecanic se numete cantitate de cldur. Corpurile nu conin cldur. Ele conin energie intern i pot transmite sau primi energie sub form de cldur, adic prin micare termic. Din acest motiv se folosesc denumirile de energie termic sau energie caloric. Cldura nu caracterizeaz starea unui sistem fizic; ea caracterizeaz numai schimbul de energie pe baza interaciunii termice, adic procesul de trecere a unui sistem fizic dintr-o stare cu o anumit energie intern, n alt stare cu alt energie intern, fr efectuare de lucru mecanic. Aadar,

se poate spune c un sistem fizic posed energie intern, are temperatur, dar nu se poate spune c un sistem fizic conine temperatur. Transferul de cldur ntre corpuri, ntre sistemele de corpuri sau n cadrul aceluiai corp are loc tot timpul ct corpurile respective sau diferitele pri ale corpului se afl la temperaturi diferite. Cnd un corp se nclzete spunem c primete cldur, iar cnd se rcete, pierde cldur. Astfel, o bar de oel nclzit n foc primete cldur. Dac o introducem, ntr-un vas cu ap rece, se va rci, iar apa din vas se va nclzi, primind cldura cedat de bara de oel. Cantitatea de cldur primit (sau cedat) de un corp poate fi folosit pentru: ridicarea temperaturii corpului; trecerea corpului dintr-o stare de agregare n alta; efectuarea unui lucru mecanic de ctre corp. Desigur pot aprea aceste efecte i concomitent. Unitatea de msur pentru cantitatea de cldur Cantitatea de cldur Q fiind o form de schimb de energie are aceleai uniti de msur ca i energia. [Q] = [E] Unitatea de msur pentru cantitatea de cldur n sistemul Internaional (SI) este jouli (j) sau un multiplu al acestuia kilojouli (kj). Se noteaz [Qj] = j (jouli) 1 kj = 1000 j n unele domenii se mai utilizeaz nc pentru msurarea cantitii de cldur, o unitate tolerant numit caloria (cal). ntre aceast unitate i unitatea din Sistemul Internaional exist relaia de echivalen: 1 cal = 4,1855 j Multiplul caloriei este kilocaloria (kcal). 1 kcal = 1000 cal Cantitatea de cldur primit sau cedat s-a constatat experimental c este direct proporional cu masa corpului (m), cu variaia de temperatur pe care o sufer (T i depinde de natura substanei din care este alctuit corpul i de felul n care are loc transferul de cldur, adic de cldura specific a corpului respectiv: Q = m c T unde: Q este cantitatea de cldur, n j m masa substanei, n kg T variaia de temperatur (diferena dintre temperatura final T2 i temperatura iniial T1), n k (kelvin) sau C c cldura specific, n j/kg grad. Transmiterea cldurii este procesul fizic prin care cldura trece de la un corp cu temperatur mai ridicat la un corp cu temperatur mai sczut sau de la o parte a corpului la alta, datorit unei diferene de temperatur. Schimbul de cldur dintre corpuri est un fenomen general i are un rol determinant ntr-un numr foarte mare de procese legate de instalaiile de nclzire. Astfel, nclzirea apei ntr-un cazan are loc datorit trecerii cldurii de la gazele de ardere cu temperatur mai nalt la apa mai rece care circul prin evile cazanului, nclzirea unei camere are loc tot datorit trecerii de la agentul termic din corpul de nclzire, la aerul din camer. Dac se aeaz pe o plac de font, o bucat de metal nclzit la o anumit temperatur, se constat c placa se nclzete, lor bucata de metal se rcete treptat. Trecerea cldurii de la bucata de metal nclzit la placa de font are loc pn n momentul cnd temperaturile acestora devin egale. Sub aciunea unei diferene de temperatur are loc o circulaie a cldurii de la zonele cu temperaturi ridicate la zonele cu temperaturi sczute. Fenomenul de transmitere a cldurii are un rol determinant n toate procesele tehnologice din industria metalurgic, industria materialelor de construcii, industria sticlei i ceramicii etc.

Transmiterea cldurii este un fenomen complex. n natur este distinct transmiterea cldurii prin contact direct ntre corpuri sau ntre corpuri i fluide i transmiterea sub form de energie radiant, nelegat de contactul dintre corpuri. Cldura se poate transmite prin urmtoarele trei forme de baz: conducie; radiaie; convecie. n natur transferul de cldur are loc prin toate cele trei moduri. Simultan, ns ponderea fiecruia difer de la caz la caz. Pentru stabilirea relaiilor de calcul a proceselor de transfer de cldur se studiaz separat transmiterea cldurii prin conducie, prin radiaie i prin convecie, urmnd ca proporiile n care apar aceste fenomene elementare, n cadrul fenomenului complex al transmiterii cldurii s se stabileasc pentru fiecare caz n parte. Aa cum am definit mai sus transmiterea cldurii, numai conducia i radiaia reprezint procese de schimb de cldur datorate numai unor diferene de temperatur; cel de-al treilea mod, convecia, este un proces mai complex, care implic n mod necesar, suplimentar i transferul de mas. 1. Transmiterea cldurii prin conducie Conducia termic este procesul de transmitere a cldurii dintr-o regiune cu temperatur mai sczut n interiorul unui mediu (solid, lichid, gazos) sau ntre medii diferite n contact fizice direct, ntre care exist o diferen de temperatur. ntr-adevr, dac nclzim printr-un mijloc oarecare o poriune a unei bare metalice, se observ c dup un timp bara se nclzete n totalitate, dovad c sa transmis cldura n toat masa sa. Trecerea cldurii prin pereii evilor fierbtoare evile economizorului sau ale supranclzitorului dintr-un cazan de abur are loc prin conducie; tot prin conducie trece cldura i prin pereii din zidrie sau izolaie ai cazanului. Nu toate corpurile las deopotriv cldura s se propage prin ele; mrimea care caracterizeaz dina cest punct de vedere un corp, care permite mai uor sau mai greu transmiterea cldurii n masa sa prin conducie, cu alte cuvinte este bun sau ru conductor de cldur, este coeficientul de conductivitate termic, notat cu (landa) msurat n kcal/m.h.grad. 2. Transmiterea cldurii prin radiaie Orice corp nclzit deasupra temperaturii zero absolut (- 273,15C) radiaz n jurul lui o cantitate de energie care se propag n spaiul nconjurtor sub form de radiaii. Radiaia este fenomenul de transmitere a cldurii de la un corp la altul sub form de energie radiant. Fiecare corp emite sau absoarbe radiaii. Studiind natura lor, fizica a demonstrat c radiaiile sunt de natur electromagnetic, c ele se propag n spaii sub form de unde electromagnetice. Gama lungimilor de und ale radiaiilor, variaz de la fraciuni de microni, cum sunt radiaiile cosmice gama Roentgen etc., pn la mii de kilometri cum sunt oscilaiile generate de circuitele electronice. Dintre radiaiile electromagnetice numai o parte conduc la un efect termic. Aceasta se numesc radiaii termice. Radiaiile termice sunt rezultatul unor procese interatomice complexe. Propagarea radiaiilor se face dup aceleai legi ca i acele ale luminii (se propag n toate direciile, n linie dreapt, cu viteza luminii. i reflect i se refract). Cldura transmis prin radiaie se numete cldur radiant. Aceasta este independent de temperatura aerului nconjurtor, dar depinde de natura i de temperatura corpului cald. Corpurile solide i lichide emit i absorb radiaii ntr-o grosime extrem de mic, practic numai la suprafa. Gazele care au spaii intermediare mari n raport cu lungimile de und ale radiaiilor emit i absorb n volum (n profunzime). Deci, radiaia este un fenomen legat n special de gaze. Putem spune c att conducia ct i convecia se realizeaz numai n cazul existenei unui mediu n care este cazul existenei unui mediu n care este posibil transmiterea cldurii, pe cnd n cazul radiaiei energia se poate propaga i prin vid.

Forma de transmitere a cldurii prin radiaie se folosete mai ales n cazul cazanelor i a cuptoarelor industriale. Dac un corp nu reflect nici o radiaie, ci absoarbe integral ntreaga emisie, corpul se numete corp negru absolut. Dac ntreaga cantitate de cldur este reflectat i nu absoarbe nimic, corpul se numete corp alb absolut. n practic att corpul negru absolut, ct i corpul alb absolut nu exist, caracteristicile lor reprezint limite extreme, ntre care se gsesc caracteristicile corpurilor din natur. La ntlnirea suprafeelor altor corpuri radiaiile pot fi parial reflectate, parial absorbite, iar restul trec prin corp. proporia n care energia transportat prin radiaii este reflectat, absorbit sau trece prin corpurile ntlnite depinde de natura, calitatea i de rugozitatea suprafeelor respective. Legea dup care se desfoar fenomenul de emisie a energiei radiante a fost stabilit experimental de savantul ceh Stefan, iar ulterior dedus teoretic de Boltzmann, de unde i numele de legea Stefan-Boltzmann. 3. Transmiterea cldurii prin convecie Convecia termic este procesul de transmitere a cldurii prin aciunea combinat a conduciei termice, a acumulrii de energie intern i a micrii masei de fluid. Astfel orice fluid (gaz sau lichid) dac vine n contact cu un perete cald se nclzete, sau , dac este mai cald dect peretele, se rcete. Aceasta, datorit faptului c stratul de fluid de lng peretele cald denumit strat limit primete cldura prin conducie termic, se nclzete, acumulnd deci energie, deplasndu-se apoi ctre regimuri cu temperaturi mai sczute, fenomenul repetndu-se pn ce ntreaga mas de fluid se nclzete. Iat deci, c transmiterea cldurii prin convecie este un fenomen mai complex, care implic, pe lng contactul direct a dou corpuri cu temperaturi diferite i o continu micare (transfer) a particulelor de fluid. Micarea fluidului se poate produce fie datorit diferenelor de densitate ce apar n urma nclzirii neuniforme, cazul conveciei libere, fie cu ajutorul unui mijloc mecanic exterior (pomp, ventilator, suflant etc.) cazul conveciei forate. Fenomenul de convecie forat se folosete cel mai des pentru transferul de cldur n instalaiile industriale i n instalaiile de nclzire, datorit valorilor mari ale fluxului de cldur transmis pe unitatea de suprafa. n general, transferul de cldur prin convecie este cu att mai ntins cu ct viteza fluidului este mai mare. Deci schimbul de cldur este mai ntins n cazul conveciei forate dect n cazul conveciei libere. Convecia depinde de mai muli factori: dac este liber sau forat; dac regimul de curgere a fluidului este laminor sau turbulent; de proprietile fizice ale fluidului (vscozitate, cldur specific, volum specific etc.); de dimensiunile corpului solid (lungime, diametru etc.).ABURUL I PROPRIETILE SALE

Stri de agregare i transformarea lor Corpurile pot exista n trei stri de agregare sau faze: solid lichid gazoas Orice substan se poate afla ntr-un din cele trei faze sau poate trece dintr-o faz n alta, n anumite condiii de temperatur i presiune. La trecerea substanei dintr-o faz n alta variaz energia ei intern, deoarece variaz distanele dintre atomi i molecule, din care cauz variaz energia de interaciune a acestor particule. Diferitele transformri dintre fazele corpurilor se reprezint n figura urmtoare: Vaporizarea apei. Dac se nclzete un vas care conine ap, cldura ridic ncet temperatura apei, iar cnd s-a ajuns la o anumit temperatur apa ncepe s fiarb, trecnd din stare lichid n stare gazoas, adic n abur sau vapori. Trecerea apei din stare lichid n

stare gazoas adic n abur sau vapori se numete vaporizare. Vaporizarea poate avea loc prin fierbere sau prin evaporare. Fierberea reprezint o vaporizare n toat masa lichidului i se produce conform unor legi fizice, bine cunoscute. Astfel: Fiecare lichid fierbe pentru o anumit presiune la o temperatur proprie, numit temperatura de fierbere sau de saturaie; astfel, la presiunea atmosferic (760 mm Hg) apa fierbe la 100C. n tot timpul fierberii, dac presiunea a rmas modificat, temperatura rmne de asemenea constant pn cnd se vaporizeaz i ultima cantitate de lichid. Cldura furnizat apei n aceast faz servete la transformarea acesteia n abur saturat. Cldura necesar unui kilogram de ap nclzit la temperatura de saturaie pentru a se transforma integral n abur, la aceeai temperatur, se numete cldur latent de vaporizare (se numete latent pentru c aceast cldur nu se manifest prin creterea temperaturii). Temperatura de fierbere sau de saturaie depinde de presiunea la care este supus lichidul; cu ct presiunea este mai mare, cu att temperatura de saturaie este mai mare n cazan, fierberea are loc n sistemul fierbtor al acestuia (tambur, evi fierbtoare i evi ). Evaporarea reprezint fenomenul de vaporizare numai la suprafaa lichidului. Evaporarea depinde de natura lichidului, de mrimea suprafeei de evaporare, de temperatura i micarea aerului i de prezena n aer a vaporilor de acelai fel. Evaporarea spre deosebire de fierbere are loc la orice temperatur. Aburul saturat i aburul supranclzit Procesul formrii aburului poate fi mprit n trei faze mai importante: nclzirea apei pn la temperatura de saturaie, ts; vaporizarea apei la temperatura de saturaie ts (transformarea lichidului n vapori); transformarea aburului uscat n abur supranclzit. Dac apa se nclzete de la 0C se constat c la nceput ea se contract puin (atingnd cel mai mic volum la +4C), apoi ncepe s se dilate. Pentru a trece la vaporizare apa trebuie nclzit n continuare pn la temperatura de saturaie ts, corespunztoare presiunii date, cnd apa ncepe s se vaporizeze. Din acest moment i pn cnd ntreaga cantitate de ap s-a transformat n abur temperatura nu mai crete. Deoarece temperatura aburului este egal cu aceea a apei (ts) se spune c aburul este n echilibru de temperatur cu apa, iar starea apei i aburului se numete stare de saturaie. Aburul se obine prin vaporizarea apei, de obicei la presiunea constant. n funcie de temperatur exist: abur saturat i abur supranclzit. Aburul saturat are temperatura egal cu temperatura de saturaie corespunztoare presiunii la care se gsete. Pentru a provoca condensarea aburului saturat este suficient ca temperatura acestuia s scad cu o cantitate infinit mic. Aburul saturat uscat este aburul din care lipsete complet faza lichid. O cretere infinit mic a temperaturii aburului saturat uscat provoac trecerea aburului n domeniul de supranclzire, n timp ce o micorare infinit mic a temperaturii provoac condensarea lui parial. Aburul suprasaturat uscat reprezint o stare limit ntre aburul saturat umed i aburul supranclzit. Amestecul format din aburul saturat uscat i picturi fine de ap se numete abur saturat umed (abur umed). Dac se continu nclzirea aburului uscat la presiune constant el devine abur supranclzit. Supranclzirea aburului este nsoit de creterea temperaturii i a volumului su specific datorit dilatrii aburului. Deci, temperatura aburului supranclzit este totdeauna mai ridicat dect temperatura de saturaie (ts). Aburul supranclzit este aburul a crui temperatur t este mai mare dect temperatura de saturaie ts, corespunztoare presiunii respective (ex. ts la 40 bari = 250,6C, ts la 20 bari = 213,9C, ts la 35 bari = 243,0C). n instalaiile de abur cu caracter industrial se folosete, de obicei, abur supranclzit datorit unor avantaje de ordin tehnic i economic. n cazanele de abur folosite pentru nclzire nu se poate produce dect abur umed, deoarece, n cazan, aburul se gsete n permanen n contact cu apa. n cazanele industriale, aburul se

supranclzete ntr-un dispozitiv format din evi numit supranclzitor de abur i montat separat de cazan. n supranclzitor, aburul umed se transform n abur uscat i apoi n abur supranclzit. Starea de saturaie a aburului este foarte instabil; schimbri chiar mici ale presiunii i temperaturii duc la condensarea unei pri din abur sau la vaporizarea picturilor de ap, care exist totdeauna n aburul saturat. Din aceast cauz nu se mai ntrebuineaz n mainile cu abur. n instalaiile moderne de uzare, aburul este supranclzit de la 250C pn la temperaturi de 500-650C. deci cu aceeai cantitate de abur supranclzit se poate transporta o cantitate mai mare de cldur dect cu aburul saturat. Aburul supranclzit poate furniza mai mult lucru mecanic dect aburul saturat. De asemenea, poate fi transportat la distane mari fr pericol de condensare, deoarece are o temperatur mai mare dect temperatura de saturaie la care aburul se condenseaz. Cantitatea de cldur coninut ntr-un kilogram de ap supranclzit sau abur (saturat sau supranclzit) poart denumirea de entalpie sau cantitate de cldur. Entalpia se noteaz cu litera i i se msoar n kcal/kg. Valorile entalpiei apei sau aburului, la anumite presiuni i temperaturi, sunt date n tabele speciale, bazate pe calcule simple. Mrimile de stare ale aburului pot fi obinute din diagrame sau tabele de abur sau indirect prin calcule. Diferena dintre temperatura aburului supranclzit (temperatura de supranclzire) i temperatura de saturaie se numete grad de supranclzire. Cu ct gradul de supranclzire este mai mare cu att aburul are o comportare mai apropiat de aceea a gazelor perfecte. Umiditatea aburului - reprezint cantitatea de ap exprimat n kilogram, coninut ntr-un kilogram de abur umed i este egal cu 1 x. Att titlul ct i umiditatea aburului se exprim n procente (%). Ex.: Dac ntr-un kilogram de abur saturat umed se afl 0,975 kg abur saturat uscat, titlul acestui abur este x = 0,975 kg sau exprimat n procente, x % = 97,5 %, umiditatea aburului n acest caz, este egal cu 1 x = 1 0,975 = 0,025 kg, sau exprimat n procente 1 x = 2,5 %. Se nelege din cele de mai sus c, aburul saturat uscat are titlul 1 sau 100% i umiditatea 0. Dac continum nclzirea aburului saturat umed, separat de ap la presiunea constant, se va produce mai nti uscarea sa (titlul 1" umiditatea 0, apoi supranclzirea, adic creterea temperaturii (t) peste temperatura de saturaie (ts). Deci aburul supranclzit este aburul rezultat din procesul de cretere a temperaturii aburului saturat uscat, peste temperatura sa de saturaie, proces care poart denumirea de supranclzirea aburului i are loc n instalaii speciale ale cazanului, aa cum s-a artat mai sus, denumite supranclzitoare. Din punct de vedere a valorii presiunii deosebim: abur de joas presiune; abur de medie presiune; abur de nalt presiune; abur n stare normal. Aburul de joas presiune are presiunile cuprinse ntre 1 122 bar i temperatur pn la 300C. este folosit n scopuri tehnologice, pentru alimentarea turbinelor de putere mic i a mainilor cu piston de construcie mai veche. Aburul de medie presiune are presiuni cuprinse ntre 12 50 bar i temperaturi de 300 450C. este folosit pentru alimentarea turbinelor cu abur de putere mijlocie (pn la 15 MW). Aburul de nalt presiune are presiuni mai nalte de 50 bar i temperaturi ce depesc 450C. n mod curent se folosesc presiuni de 250 bar i temperaturi de 540 570C. n unele cazuri presiunea poate ajunge pn la 370 bar, iar temperatura pn la 650C. aceste presiuni se folosesc pentru alimentarea turbinelor de puteri mari. Aburul n stare normal are presiunea de 760 mmHg i temperatura de 100C. Entalpia aburului normal este de 2674,2 kj/kg: 4,1855 kj/kcal = 638,92 kcal/kg. Aburul folosit n instalaiile de nclzire central poate fi i aceasta: de joas presiune 0,1 0,7 bar; de medie presiune 0,7 15 bar; de nalt presiune - peste 15 bar.

n general n sistemul de nclzire cu abur se folosete aburul de joas presiune sau medie presiune. Aburul de nalt presiune se utilizeaz numai pentru transportul cldurii la distan. Aburul transportat prin conducte la corpurile de nclzire cedeaz n acestea o parte din cldur de vaporizare i se condenseaz. Condensul format se ntoarce pe conducte napoi la cazan sau la generatorul de abur. Aburul se mai folosete i n scopuri tehnologice n industrie. Presiunea este mrime fizic egal raportul dintre mrimea unei fore F care apas perpendicular i uniform pe o suprafa i aria S a acestei suprafee. F adic: P = S unitatea de msur pentru presiune n sistemul internaional (SI) este Pascalul (Pa) sau Megapascalul (MPa): 1 Mpa = 1.000.000 Pa Pascalul este raportul dintre unitatea de msur a forei Newton (N) i unitatea de msur a suprafeei m2. N adic: 1Pa = 1 2 m Alturi de Pa, se mai folosesc, n mod obinuit i urmtoarele uniti de msur: barul care este un multiplu al Pa, i anume: 1 bar = 100.000 Pa = 0,1 Mpa atmosfera tehnic (at) - care reprezint raportul dintre fora de 1 kg i suprafaa de 1 cm 2 pe care se exercit ntr-un cazan, presiunea este mai mare dect presiunea atmosferic. Aparatele de msur a presiunii ntr-un cazan - manometrele, indic de fapt cu ct presiunea n cazan este mai mare dect presiunea atmosferic, cu alte cuvinte, indic suprapresiunea fa de presiunea atmosferic; presiunea indicat de manometru se mai numete i presiune manometric. Dac la suprapresiunea indicat de manometru se adaug presiunea atmosferic, se obine presiunea absolut, msurat n atmosfere absolute (ata) care este de fapt presiunea real din cazan. Temperatura este mrimea fizic, msurabil care caracterizeaz starea (nivelul) de nclzire a unui corp. se exprim n grade celsius (C sau scara centigrad (100 grade) sau scara absolut, msurat n grade Kelvin (K), creia i corespunde n scara celsius o temperatur de 273,15C. T (k) = t (c) + 273,15 t (c) = T (k) 273,15 Debitul cantitatea de abur produs de un cazan ntr-un timp determinat, exprimat n t/h sau m3/h. Cantitatea de cldur cantitatea de energie intern transmis fr efectuare de lucru mecanic i este cantitatea de cldur coninut ntr-un kilogram de ap supranclzit sau abur (saturat sau supranclzit) exprimai n kcal/kg sau Gcal/t. 1 Gcal/t = 1000 kcal/kg

TEHNOLOGIA MATERIALELOR: CAZANELOR,TIPURI DE MBINRI

MATERIALE

FOLOSITE

N

CONSTRUCIA

Materialele folosite n execuia, montarea sau repararea elementelor prilor sub presiune ale cazanelor de abur sau ap fierbinte sunt, n general, oelurile (carbon sau aliate), fontele i ntr-o proporie foarte mic aliajele cuprului, cum ar fi bronzul.

Oelurile se folosesc sub form laminat (table, platbande, evi), forjate ( , capace, flane, racorduri) sau turnate (armturi, coturi). Fontele se folosesc sub form turnat n piese cum sunt de exemplu armturile, gurile de vizitare, de explozie etc. Bronzul se folosete foarte rar, doar la execuia unor robinete cu cep sau corpul indicatoarelor de nivel ale cazanelor cu presiuni reduse. Condiiile calitative pe care trebuie s le ndeplineasc materialele folosite n construcia cazanelor sunt reglementate prin prescripiile tehnice C1 - colecia ISCIR pentru cazane i trebuie respectate de toi acei care execut, monteaz sau repar cazane de abur sau de ap fierbinte. Materialul trebuie s fie nsoit de certificate de calitate de productori, orice marc de material nainte de a fi folosit n execuia cazanelor, trebuie s fie omologat de o comisie de specialiti, conform instruciunilor productorului. Tablele i oelurile din oel carbon sau aliate trebuie s corespund n ceea ce privete condiiile tehnice, regulile pentru verificarea calitii, marcarea, livrarea i documentele, prevederilor din standardele specifice, n vigoare. n cazul folosirii unor table sau evi conform altor norme sau standardele corespunztoare, acestea trebuie s ndeplineasc un minimum de cerine, care sunt prevzute n prescripiile tehnice colecia ISCIR amintite. Tablele cu grosimea de 15 mm sau mai mare folosite pentru execuia corpului propriu-zis al cazanului ( , funduri), plcilor tubulare, colectoarelor etc., trebuie s fie, n mod obligatoriu controlate cu ultrasunete, pentru a fi depistate defectele periculoase de natura stratificrilor, incluziunilor, fisurilor etc., care pot produce avarii grave alee elementelor respective n exploatare. Pentru piesele forjate sau turnate din oeluri sau fonte, prescripiile tehnice precizeaz standardele n conformitate cu care acestea trebuie executate, de asemenea condiiile suplimentare de calitate sau de utilizare care trebuie avute n vedere. n acest sens trebuie amintit, spre exemplu, c utilizarea fontei nu este admis dect pentru turnarea corpului supapelor de siguran. Tablele, evile etc., amintite mai sus sunt aa-zisele materiale de baz. n execuia prilor sub presiune ale cazanelor se folosesc i materiale de adaos cum sunt electrozii i srma de sudur. Materialele de adaos trebuie s fie astfel alese nct s corespund calitii materialelor de baz, asigurnd sudurii proprieti egale cu ale acestora. Materialele de adaos trebuie s corespund calitativ standardelor specifice i s fie nsoite de certificate de calitate emise de productor. mbinarea elementelor sub presiune alee cazanelor de abur i ap fierbinte se realizeaz prin sudare, mandrinare i nituire. Nituirea nu se mai folosete la execuia cazanelor noi, ci numai la lucrrile de reparaii ale cazanelor existente n exploatare, executate iniial prin nituire (Asemenea cazane aproape nu mai exist n exploatare). Sudarea este modul de mbinare cel mai sigur i cel mai frecvent folosit n execuia, montarea sau repararea elementelor cazanelor; ea poate fi executat prin orice procedeu, cu arc electric sau cu gaze, manual sau automat. Procedeele de sudare utilizate trebuie s fie omologate n prealabil cu participarea ISCIR, conform reglementrilor speciale cuprinse n prescripiile tehnice CR7 colecia ISCIR. Sudorii folosii pentru executarea lucrrilor de sudare trebuie s fie autorizai de ISCIR dup o pregtire practic, i teoretic prealabile, n conformitate cu reglementrile din prescripiile tehnice CR9 colecia ISCIR. Dup ce au fost executate, sudurile trebuie s fie verificate din punct de vedere al calitii, prin metode distructive i nedistructive; verificarea distructiv const n executarea unor plci martor, (n cazul sudrii tablelor) sau a unor probe de sudur (n cazul evilor), sudate n aceleai condiii n acelai timp i de ctre aceeai sudori, ca i sudurile elementelor respective. Din aceste plci respectiv probe se execut epruvete care se ncearc la ntindere, ncovoiere, rezilien etc., rezultate obinute trebuie s corespund cerinelor din prescripiile C1 - colecia ISCIR pentru cazane. Verificarea prin metode nedistructive a sudorilor se efectueaz cu ajutorul radiaiilor penetrante X sau gama, prin ultrasunete, lichide penetrante, pulberi magnetice etc., fiecare din aceste metode fiind

reglementat ca procedur de verificare i condiii de admisibilitate prin prescripii tehnice colecia ISCIR Printre defectele periculoase (neadmise) din sudur, depistai prin mijloace nedistructive sunt n principal: fisurile, neptrunderile, incluziunile de zgur i altele. Dup sudare, pot s apar deformri i tensiuni interne n materialele sudate, fapt pentru care, elementele respective se supun unor tratamente termice (normalizare, recoacere); felul tratamentului termic se stabilete prin tehnologia de execuie a sudurii, funcie de calitatea i dimensiunile materialelor, de procesul de sudare etc. Mandrinarea este metoda de mbinare a evilor cazanelor acvatubulare n tambur, colectoare, camere secionale etc., sau a evilor de fum n plcile tubulare la cazanele ignitubulare. Mandrinarea se admite ca soluie de mbinare numai la cazanele cu abur cu presiunea de cel mult 100 bar i temperatura pn la 420C. mbinarea prin mandrinare se realizeaz prin deformarea plastic a capetelor evilor cu un dispozitiv special numit mandrin i presarea pe pereii gurilor practicate n tambure, colectoare, plci tubulare etc., guri prevzute cu mai multe circulare, spre a asigura rezistena i etaneitatea mbinrii. Dup operaia de mandrinare, capetele evilor se evazeaz (lrgete) pentru a mpiedica smulgerea evii din gaur; capetele evilor de fum din partea de intrare a flcrii (dinspre focar) se rsfrng () spre a se realiza un contact ct mai intim cu plcile tubulare i totodat o rcire a acestor capete, care astfel, n timpul funcionrii, se pot arde. La mbinarea prin mandrinare nu se admit: fisuri i crpturi n poriunea evilor evazate i rsfrnte; exfolieri profunde n peretele evii, care ar reduce grosimea peretelui sub limitele admise; prag interior, parial sau pe ntreaga circumferin a evii; mandrinare insuficient, manifestat printr-un joc ntre eav i peretele gurii; supramandrinare caracterizat prin existena unui guler alungit la eav sau prag pe peretele exterior al evii; deformarea (strivirea) plcii tubulare, tamburului, colectorului etc., caracterizat printr-o supranclare n jurul orificiului evii; fisuri sau crpturi n jurul gurii din placa tubular, tambur etc. Multe din aceste deficiene sunt puse n eviden la ncercarea de presiune hidraulic, efectuat conform prescripiilor tehnice, C1 colecia ISCIR pentru cazane.

CAPITOLUL II CAZANE DE ABUR I DE AP FIERBINTE

1. GENERALITI

Cazanele sunt instalaii complexe n care apa, sub aciunea cldurii produs prin arderea combustibililor, cldurii recuperate din gazele fierbini rezultate dintr-un proces tehnologic sau cldurii obinute cu ajutorul energiei electrice, se transform n agent termic (abur, ap cald, ap fierbinte) utilizat n scopuri energetice, tehnologice sau de nclzire. ntregul complex, cuprinznd cazanul, instalaiile lui de alimentare cu combustibil, aer, ap, instalaii de evacuare a produselor de ardere, aparate i instalaii de automatizare, formeaz mpreun instalaia de cazan. Toi cei care proiecteaz, construiesc, monteaz, repar, ntrein, exploateaz sau verific instalaii de cazane, trebuie s respecte prescripiile tehnice, n acest domeniu elaborate de ctre Inspecia pentru cazane i recipiente sub presiune ISCIR. Aburul produs n cazan are presiunea superioar presiunii atmosferice. n cazanul n care temperatura aburului este egal cu temperatura de saturaie corespunztoare presiunii vaporilor de ap, cazanul produce abur saturat, iar n cazanul n care temperatura aburului este mai mare cazanul produce abur supranclzit. Apa fierbinte obinut n cazanele de ap fierbinte are temperatura mai mare dect temperatura de fierbere a acesteia la presiunea atmosferic. Deoarece n cazanele de abur presiunea este totdeauna mai mare dect cea atmosferic, temperatura apei din ele este mai mare dect 100C (adic mai mare dect temperatura de fierbere la presiunea atmosferic) ceea ce face ca permanent s existe un potenial pericol de explozie. Dac la un cazan se ntmpl s se produc o fisur sau o ruptur scderea instantanee a presiunii conduce la scderea temperaturii pn la valoarea corespunztoare presiunii la care a ajuns aburul i tot surplusul de cldur nmagazinat n ap se va consuma instantaneu pentru formarea de abur. Cantitatea enorm de abur care se degaj n acest caz va provoca creterea brusc a presiunii i se va produce explozia cazanului. Explozia va fi cu att mai distrugtoare cu ct cantitatea pericolului de explozie pe care l reprezint trebuie acordat o importan deosebit execuiei i exploatrii corecte a cazanelor. Cazanele pentru nclzit ap nu prezint pericol n sensul posibilitii de explozie att timp ct temperatura apei nclzite n acestea nu depete 100C. Se menioneaz ns c au fost cazuri de explozie i la aceste cazane din cauz c nu aveau dispozitive de siguran. Datorit pericolului de explozie pe care l prezint, cazanele intr sub controlul ISCIR. 2. PRI COMPONENTE ALE CAZANULUI I INSTALAIEI DE CAZAN n general prile componente ale unui cazan modern de abur cu instalaii auxiliare, sunt: focosul - n care are loc arderea combustibilului i degajarea cldurii; suprafeele de nclzire i vaporizare a apei (sistemul fierbtor), scldate n exterior de gazele fierbini din focar (tambur, tub de flacr, economizor); suprafee de supranclzire a aburului (supranclzitorul de abur); canalele de gaze i coul de fum; instalaia de tratare a apei i de alimentare cu ap; instalaia de preparare a combustibilului (uscare, mcinare etc.) i de alimentare cu combustibil; instalaii de ardere, cuprinznd arztoarele i instalaia de alimentare cu aer de combustie; instalaii pentru captarea i evacuarea cenuii i a zgurii; construcia metalic de susinere, nzidire i izolarea termic; conductele i armturile; aparatele de msur, control i siguran; instalaia de automatizare. Dup felul combustibilului, tipul i mrimea instalaiei de cazan unele din aceste elemente pot lipsi.DESCRIEREA PRINCIPALELOR PRI COMPONENTE ALE UNUI CAZAN DE ABUR:

a) Tamburul (T) este un corp cilindric, avnd fundurile bombate, prevzut cu guri de vizitare. Tamburul are rol de rezervor permanent de ap pentru cazan dar aici are loc i separarea aburului de ap.

Ap este la partea inferioar a tamburului, iar aburul umed ocup restul spaiului din tambur. De obicei la cazanele de abur, n interiorul tamburului se gsete un separator de picturi care separ picturile de ap antrenate de aburul umed i la cca 200 mm sub nivelul 0 al tamburului ( echivalent cu axa de simetrie al cilindrului) se afl un colector pentru purja continu a cazanului prin care se elimin srurile din apa din tambur, amplasat de-a lungul tamburului. La 200 mm sub nivelul 0 este de regul cea mai mare concentraie de sruri n apa cazanului. b) Focarul (F) este partea instalaiei de cazan n care are loc arderea. Att focarele cazanelor ct i arztoarele sunt dimensionate n funcie de tipul cazanului i a combustibilului folosit.Schema general a unui cazan de abur:

c) Sistemul vaporizator (SV) Sistemul vaporizator sau vaporizatorul are rolul de a ridica temperatura emulsiei ap-abur de la focul ce arde n focar, prin fenomenul de radiaie. SV preia apa din colectoarele inferioare ale cazanului, o nclzete, apoi apa ajunge din nou n tambur. d) Economizorul (ECO) Economizorul este construit din colectoare: intrare ieire, legate ntre ele prin serpentine dispuse paralel. Economizorul are rolul de a ridica temperatura apei de alimentare ce urmeaz s intre n tambur, reducnd totodat temperatura gazelor evacuate la co. Deci, preia cldur din gazele care sunt evacuate spre atmosfer. e) Supranclzitor de abur (S) Supranclzitorul de abur are rolul de a ridica temperatura aburului pn la valoarea de utilizare, deci pn la temperatura nominal de livrare spre consumator. Este construit ca i economizorul din serpentine legate n paralel la un colector intrare i un colector

ieire al aburului. f) Prenclzitor de aer (P.A.) Aerul necesar arderii este aspirat din atmosfer de un ventilator i nclzit ntr-un schimbtor de cldur numit prenclzitor de aer. Astfel aerul intr n focarul cazanului cu o temperatur mai mare, cldur, care a fost preluat de la gazele rezultate n urma arderii. n acest mod procesul de ardere este mbuntit, iar randamentul cazanului crete, reducndu-se cldura cu care gazele sunt evacuate la co, cldur care reprezint cea mai mare pierdere pentru cazane. Prenclzitorul de aer este de obicei ultima suprafa de schimb de cldur a cazanului. g) Arztorul (A) Arztorul servete la introducerea combustibilului n focarul cazanului, unde, are loc arderea amestecului aer combustibil. Arztorul trebuie s asigure urmtoarele condiii: s asigure un amestec bun ntre combustibil i aerul necesar arderii; s asigure aprinderea instantanee a combustibilului care se face cu un aprinztor automat sau manual ; s asigure arderea cu randament maxim al combustibilului; s-i pstreze caracteristicile de funcionare la orice sarcin a cazanului. DESCRIEREA PRINCIPALELOR TIPURI DE CAZANE I. Clasificarea cazanelor se poate face dup mai multe criterii i anume: 1. Dup felul circulaiei amestecului ap-abur n cazan: cazane cu circulaie natural; cazane cu circulaie forat unic multipl Cazanele cu circulaie natural sunt cazanele n care circulaia amestecului ap-abur se realizeaz conform unui fenomen fizic natural, datorit diferenei de greutate specific dintre acest amestec i apa rece. Amestecul ap-abur fiind mai uor, caut s se ridice, cednd locul apei reci, care la rndul su nclzindu-se creeaz un curent ascendent adic circulaii a cazanelor cu circulaie forat sunt cazanele n care circulaia amestecului ap-abur se realizeaz n mod forat cu ajutorul pompei de circulaie (alta dect pompa de alimentare cu ap a cazanului). 2. Dup felul circulaiei focului i apei: ignitubulare; acvatubulare. La cazanele ignitubulare flcrile i gazele arse circul prin interiorul evilor, iar apa la exterior. La cazanele acvatubulare apa circul prin interiorul evilor i focul la exterior. 3. Dup modul cum folosesc cldura (al sursei de cldur): cu focar propriu; recuperatoare; electrice; solare. Cazanele cu focar propriu produc cldura necesar vaporizrii apei, prin arderea combustibililor ntr-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 cldura gazelor fierbini, rezultate dintr-un proces tehnologic (chimic, siderurgic). Cazanele electrice folosesc cldura dezvoltat de rezistenele electrice, izolate n tuburi de amot, amplasat n tamburul cu ap al cazanului. Cazanele solare folosesc cldura dezvoltat de razele soarelui. 4. Dup presiunea de funcionare:

de joas presiune: 0,7 6 bar; de medie presiune: 6 64 bar; de nalt presiune: peste 64 bar. 5. Dup felul preponderent de transmitere a cldurii: de radiaie la care ponderea o au suprafeele vaporizatoare care primesc cldura prin radiaie; de convecie la care primeaz suprafeele de schimb de cldur prin convecie. 6. Dup aparatul termic produs i temperatura acestuia: cazane pentru abur; cazane pentru ap cald (t < 115C); cazane pentru ap fierbinte (t > 115C). 7. Dup utilizarea aparatului termic produs: cazane pentru nclziri centrale; cazane pentru nclziri sau scopuri tehnologice; cazane pentru scopuri tehnologice i instalaii energetice; cazane pentru instalaii energetice; cazane cu destinaie special (navale, recuperatoare, rotative, neutrice etc.). 8. Dup locul de utilizare: cazane terestre; cazane marine. 9. Dup felul construciei sistemului fierbtor (Volumul de ap coninut): 9.1. Cazane cu volum mare de ap: cazane cilindrice (monocilindrice, multicilindrice); cazane cu tub de flacr (cazane cu unul, dou sau trei tuburi de flacr, cazane cu evi de fum); cazane combinate; cu tub de flacr i evi de fum. 9.2. Cazane cu volum mic de ap: cazane cu circulaie natural a apei (cazane cu evi de ap cu nclinare mic, cazane cu evi de ap cu nclinare mare, cazane cu evi ecran); cazane cu circulaie forat (cazane Veria, cazane La Mont, cazane Velox); cazane cu strbatere (trecere) forat a apei (cazane Benson, cazane Sulzur, cazane Ramzin). Criteriile amintit sunt arbitrare, dintre acestea se ia n consideraie numai clasificarea dup volumul de ap coninut, ca fiind cea mai uzual n limbajul tehnic. Sunt considerate cazane cu volum mare de ap, cazanele la care raportul dintre volumul de ap pe unitatea de suprafa de nclzire (l/m2), depete cifra 100 (de regul acest raport este cuprins ntre 120 250). Cazanele de abur la care raportul este mai mic de 100 (de regul cuprins ntre 50 100), sunt considerate cazane cu volum mic de ap. Cazanele cu volum mare de ap sunt construite, n general, din elemente cilindrice mari, strbtute de tuburi de flacr i evi de fum prin care circul focul i gazele de ardere i scldate la exterior de ap. Volumul mare de ap face ca vaporizarea s fie mai greoaie, ceea ce necesit un timp mai ndelungat (4 6 ore) pentru punerea n funciune. Avnd inerie mare, cazanele fac fa fr pericol, la radiaiile de sarcin, elementele tubulare de dimensiuni mari fac posibil curirea uoar a depunerilor, fapt pentru care, cazanele nu sunt pretenioase n ce privete calitatea apei. Cantitatea mare de cldur nmagazinat n cazan datorit volumului mare de ap, face ca aceste cazane s fie deosebit de periculoase n cazuri de avarii. Cazanele cu volum mic de ap sunt construite din evi cu diametrul mic, n care apa se vaporizeaz uor, de aceea punerea lor n funciune dureaz un timp mult mai scurt (1 2 ore) i au o producie specific mare (cantitatea de abur produs pe unitatea de suprafa de nclzire kg abur/m2). ntre cazanele cu volum mare i volum mic de ap exist deosebiri constructive i funcionale foarte importante, care pledeaz n formarea meninerii acestei clasificri i prezentri categoriilor de cazane clasificate dup volumul de ap. Parametrii de baz ai cazanelor

Parametrii principali ai cazanelor de abur i ap fierbinte sunt: Presiunea nominal (Pn) presiunea maxim continu a aburului la ieirea din robinetul principal de abur, n condiiile debitului nominal de abur i temperaturii nominale. Presiunea maxim (PM) presiunea cea mai mare admis n exploatarea cazanului i care este nscris pe placa de timbru a cazanului. La cazanele cu tambur aceast presiune se consider n tambur, iar la cazanele fr tambur, la intrarea n cazan. Presiunea de calcul presiunea la care se face calculul de rezisten al cazanului. Acesta se stabilete pornind de la presiunea maxim i innd seama de presiunea hidrostatic a apei din elementele cazanului i de pierderile de presiune pe circuitele cazanului (supranclzitor, circuitul vaporizator). Presiunea de ncercare presiunea la care se ncearc cazanul cu ap pentru verificarea rezistenei i etaneitii. Valoarea presiunii de ncercare este stabilit n prescripiile tehnice C1 colecia ISCIR pentru cazane. Temperatura nominal (tn) temperatura maxim continu a aburului la ieirea din robinetul principal de abur, n condiiile debitului i presiunii nominale. Temperatura apei de alimentare (ta) temperatura la intrarea apei de alimentare n economizor, iar n lipsa acestuia, la intrarea n tamburul cazanului. Debitul nominal (Dn) debitul maxim continuu de abur pe care trebuie s-l asigure cazanul n condiiile presiunii i temperaturii nominale ale aburului. Debitul minim (Dm) debitul minim continuu de abur pe care trebuie s-l asigure cazanul la presiunea i temperatura nominale ale aburului. De regul debitul minim este de cca. 30% din debitul nominal al cazanului. Debitul de vrf (Dv) debitul maxim de abur (mai mare dect debitul nominal), la care se admite s funcioneze cazanul n interval limitat de timp. Este de regul mai mare cu 10% dect debitul nominal. Debitul minim reglat (Dr) debitul minim continuu de abur pe care cazanul trebuie s-l asigure la presiunea i temperatura nominal a aburului. Temperatura minim a apei fierbini temperatura minim cu care apa fierbinte trebuie s intre n cazan. Temperatura maxim a apei fierbini temperatura maxim admis pentru apa fierbinte, msurat dup robinetul principal de ap al cazanului. Presiunea minim a apei fierbini presiunea minim a apei din cazanul de ap fierbinte, msurat dup robinetul principal i care corespunde unei temperaturi de saturaie mai mare cu cel puin 20C dect temperatura maxim a apei fierbini. Ali indici caracteristici generali ai cazanelor de abur sunt: DESCRIEREA PRINCIPALELOR TIPURI DE CAZANE Cazane de abur de joas presiune Cazanele de abur de joas presiune au presiunile cuprinse ntre 1 i 12 bar i temperatura de pn la 300oC. Sunt utilizate n scopuri tehnologice (industria alimentar, chimic, prese etc.). - Cazane ignitubulare Cazanele ignitubulare sunt cazane de abur de joas presiune la care arderea are loc ntr-o eav numit tub de flacr de diametre cuprinse ntre 200 800 mm i gazele de ardere circul prin evi, iar apa prin exteriorul evilor. Sunt cazane cu volum mare de ap construite pentru debite de maxim 10 t /h i presiunea maxim de 20 bar. - Cazane de abur tip MANOTEHNICA Aceste cazane intr n categoria cazanelor verticale cu evi de fum (gazele arse circul prin evi, apa scald evile n exterior). Cazanele MANOTEHNICA pot fi i orizontale. Aceste cazane au focarul nzidit, iar construcia i dimensiunile sale sunt dependente de tipul combustibilului folosit (solid, lichid, gazos).

Sunt folosite n special pentru nclzirea i producerea de abur tehnologic n industrie. Se construiesc pentru presiuni de (1-6) bar, debite mici, pn la 1 t/h i temperaturi de pn la 170oC. Cazanul funcioneaz cu ap dedurizat. Apa de alimentare netratat duce de regul la depuneri masive de piatr sau nmol n partea inferioar a cutiei de foc. - Cazane de abur tip blocabur (ABA) Se mai numesc agregate blocabur pentru c ntreg cazanul: - cazanul n sine, instalaia de alimentare cu ap, instalaia de alimentare cu combustibil, instalaia de automatizare sunt instalate pe acelai asiu. Sunt uor transportabile i se pot monta oriunde exist posibilitate de alimentare cu ap, combustibil energie electric. De regul funcioneaz pe combustibil lichid sau gazos. Cazanele ABA se compun dintr-un tambur cilindric de (1,5 -2,5) m construit din virole de oel sudate, care are n fa o plac tubular, iar n spate o camer inelar (camer de ntoarcere pentru gazele de ardere). - Cazane de abur tip CR 9 (Cazan de abur de joas presiune) Cazanul de abur tip CR9, este un cazan cu circulaie natural, avnd dou tambure, are 3 drumuri de gaze arse. Este un cazan fix, cu depresiune n focar (3-5) mm H2O i cu nclinare mare a evilor (evi verticale). Cea mai mare parte a debitului de abur se produce n suprafeele de nclzire aezate n focar, pe pereii acestuia i sunt supuse radiaiei flcrilor i gazelor. Cazane de ap fierbinte i ap cald - Cazane de ap fierbinte Cazanele de ap fierbinte (CAF) fac parte din categoria cazanelor cu strbatere forat i sunt cazane ce produc ap cald sau supranclzit destinat unor procese tehnologice dar n principal se folosesc pentru termoficarea urban. Strbaterea forat a apei prin cazan este asigurat de pompele din reelele de termoficare care funcioneaz ntr-un circuit nchis. Aceste cazane pot avea 4 6 8 16 arztoare, fiecare arztor, de obicei are ventilator de aer propriu iar aerul de ardere este preluat direct din atmosfer fr o prenclzire prealabil. Izolaia folosit pentru aceste cazane este de tip uor i fixat direct pe pereii ecranelor. Aceste cazane se proiecteaz pentru combustibili solizi, lichizi sau gazoi. Cazanele de ap cald au acelai principiu de funcionare ca i cazanele de ap fierbinte numai c tmax la cazanele de ap cald este 1100 C. Un alt tip de cazan de ap fierbinte dar mai puin folosit este cazanul de ap fierbinte prin amestec. - Cazane de ap cald Conform prescripiilor ISCIR-PTC9 / 2003, prin "cazan de ap cald" se nelege instalaia care produce ap cald la o temperatur de cel mult 110oC, care este utilizat n circuit nchis, folosind cldura produs prin arderea combustibililor sau utiliznd energia electric. Cazanele de nclzire trebuie echipate cu aparatur de protecie automat pentru temperatura maxim la ieire ap din cazan. n mod obinuit n sistemele de nclzire cu ap cald, temperatura maxim n conductele de ducere (tur) este 950 C, iar n conductele de ntoarcere (retur) este de 750 C.Cele mai utilizate cazane pentru producerea apei calde sunt cazanele compuse din elemente (seciuni de cazan), astfel se asigur un transport uor de la fabricant la beneficiar.

PARILE PRINCIPALE ALE CAZANELOR Prile principale ale unui cazan sunt: - cazanul propriu-zis, care conine ap, n care are loc nclzirea i transformarea acesteia n agent termic. Este format, de regul, din tambur i suprafeele de nclzire;

- focarul cazanului, n care are loc arderea combustibilului cu degajare de cldur care se transmite apei din cazan; - instalaia de ardere a combustibilului; - instalaia de tiraj; - instalaia de alimentare cu ap; - staia de tratare a apei; - armturile cazanului; - instalaia de automatizare (la cazanele automatizate); - izolaia i nzidirea cazanului. Elemente ale cazanelor Suprafeele de vaporizare (de nclzire) ale cazanelor Sunt acele pri ale cazanelor care, pe o parte sunt n contact cu focul sau gazele arse, iar pe cealalt parte, cu apa. Sunt suprafee active ale cazanului care produc agentul termic: apa cald, apa fierbinte sau aburul. Este absolut necesar cunoaterea acestor pri ale cazanului de ctre fochist pentru c, de meninerea curat a acestora (fr depuneri de piatr sau de funingine), depinde buna funcionare a cazanului. Aceste pri sunt: La cazanele ignitubulare: a) Tamburul cazanului - face parte (la unele cazane) din suprafaa de nclzire, fiind atins de gazele arse, pe partea inferioar (n drumul II i III la cazanele Cornwall, n drumul III la cazanele Manotehnica). La unele cazane, tamburul are n partea de sus o dom de abur, n care se colecteaz aburul mai uscat (cu mai puine picturi de ap), de unde pleac la consumatori. Pe dom, se gsesc racorduri pentru supapele de siguran, pentru capul de abur, pentru robinetul de aerisire, precum i gura de vizitare. Tamburul cazanului, indiferent de tip, este un rezervor cilindric, realizat din virole de oel sudate (n trecut erau nituite), care are 1 - 2 guri de vizitare (la unul sau ambele capete, sus sau/i jos) cu 2 spaii: n partea inferioar, spaiul de ap, iar n cea superioar, spaiul de abur. n tambur, intr 1 - 2 evi de alimentare cu ap. (n dreptul nivelului minim), evile de legtur ale sticlelor de nivel i manometrului, racordurile pentru supapele de siguran, pentru ieirea aburului i pentru robinetul de aerisire. La unii tamburi, n interior, se gsesc jgheabul de linitire a apei de alimentare i separatorul de ap din abur b) Plcile tubulare (inclusiv camerele de ntoarcere a gazelor arse la cazanul ABA de 0,4 - 1 t/h). c) evile de fum, care se prind ntre plcile tubulare, prin mandrinare, filetare (evile ancor), sau prin. sudur (n prezent). d) Cutia de foc (la cazanele tip locomotiv) sau tubul focar (la celelalte) Tubul focar poate fi neted sau ondulat (cel ondulat are suprafaa de nclzire mai mare cu cea, 13 - 14% i suport mai uor dilatrile i contractrile, solicitrile plcilor tubulare fiind mai mici). La cazanele ABA modernizate, tubul focar este parial neted, parial ondulat De obicei, tubul focar se mbin cu plcile tubulare prin sudur. La unele cazane mai vechi (tip MTD, Poiana, etc), tubul focar este scurt i are, n continuare, un fascicul de evi, tubul fiind prins la capete n plcile tubulare, uruburi (mbinare demontabil). Acest mod de mbinare permite ca repararea i curirea de piatr s se fac mai uor, prin demontare. La cazanele acvatubulare a) Tamburul cazanului - la unele cazane (BW, CR9, CR16 etc), face din suprafaa de nclzire, partea inferioar a acestora fiind n contact cu gazele arse. b) Toate evile de ap (de legtur, camerele secionale, evile fierbtoare, evile de radiaie de convecie, colectoarele acestora), aflate n drumul focului sau gazelor arse, cu excepia evilor de cdere (care sunt afara drumului gazelor arse). evile de ap se prind n tambur i colectoare prin mandrinare sau sudur. c) Numai evile, n cazul cazanelor rapide. Suprafee de nclzire auxiliare

n afara suprafeei de nclzire propriu-zise, unele cazane au i (una sau mai multe) suprafee de nclzire auxiliare, care pot fi: a) Supranclzitorul de abur Aburul produs de cazan este abur saturat umed i, dei trece prin separatoare de ap din abur (nainte de a iei din cazan), totui, mai conine picturi de ap. Pierderea de cldur pe traseu face ca o parte din aburul saturat s condenseze, iar apa rezultat, mpreun cu cea de la ieirea din cazan, face ca aburul s fie impropriu folosit n anumite procese tehnologice (de exemplu , la turbinele electrice, unde se cere abur cu temperaturi i presiuni ridicate, fr picturi de ap, care ar deteriora paletele turbinelor). Din aceste motive, nc de la nceputul acestui secol, unele cazane au fost echipate cu supranclzitoare de abur. Acestea sunt formate din evi de oel de calitate, cu diametrul de 30 - 45 mm, racordate la un capt la un colector, n care intr aburul saturat din cazan, iar la cellalt capt, la un distribuitor, de unde pleac spre consumator ca abur supranclzit evile supranclzitorului pot avea forme diferite i sunt aezate fie vertical, fie orizontal. Supranclzitoarele pot fi amplasate n focar (supranclzitoare de radiaie), sau n drumul gazelor arse (supranclzitoare de convecie), unele cazane avnd ambele tipuri de supranclzitoare n supranclzitor, aburul din cazan, i ridic temperatura de la temperatura aburului din cazan la o temperatur de 250 - 600C, presiunea rmnnd aceeai. n funcie de tipul cazanului pe care l deservete, fochistul trebuie s fie instruit (conform instruciunilor interne afiate n sala de cazane), asupra msurilor i manevrelor din faza de pornire a cazanului (cnd evile supranclzitorului sunt fr abur i deci se pot arde) precum i din timpul funcionrii, ca s pstreze temperatura aburului supranclzit n limitele admise b) Prenclzitorul de ap sau economizorul , realizat din fascicole de evi (din font cu aripioare, la cazanele vechi sau din oel, neted; sau cu nervuri), aezate n drumul gazelor arse, dup supranclzitor, cnd gazele au temperatura de 300 - 450C. Este echipat cu: - 2 supape de siguran (cele izolabile de cazan); - 2 termometre (unul la intrarea i altul la ieirea apei); - un manometru i o conduct de ocolire (la cazanele mai vechi, pentru alimentarea direct n cazul defectrii economizorului). Apa de alimentare intr n economizor cu o temperatur de minimum: 40C, pentru a nu produce "transpiraia" pereilor evilor i depuneri de funingine. La ieirea din economizor, temperatura este cu 20 - 40C mai mic (la economizoarele de tip nefierbtor)sau egala (la economizoarele de tip fierbtor) comparativ cu cea din tamburul cazanului. Apa circul n contracurent cu gazele de ardere. c) Prenclzitorul de aer, care poate fi de tip tubular lamelar sau de tip rotativ . Cel cilindric, se compune dintr-un tub cilindric, avnd la capete dou plci tubulare, ntre care se mandrineaz o serie de evi, prin interiorul crora, circul gazele arse. Prin exteriorul evilor , circul aerul de ardere refulat de un ventilator , care n prenclzitor ajunge la 100 - 300C, intrnd apoi n focar. n interiorul prenclzitorului sunt plasate icane care schimb direcia de circulaie a aerului, pentru mbuntirea schimbului de cldur. La cazanele care utilizeaz combustibili lichizi (i chiar gaze), este necesar curirea interiorului evilor de gaze, cel puin o dat pe semestru, deoarece pcura nears i funinginea depuse, n afara nrutirii schimbului de cldur, pot nfunda complet prenclzitorul i provoca aprinderea i incendierea acestuia (chiar a acoperiului slii de cazane - cazuri des ntmplate). Unele tipuri de supranclzitoare, economizoare i prenclzitoare de aer, precum i amplasarea lor n circuitul de foc i gaze arse sunt prevzute n cartea tehnic a cazanului .

nzidirea cazanelor ntregul sistem de schimb de cldur, nzidirea i eafodajul exterior de scri i sunt susinute de scheletul metalic al cazanului. Acesta se compune din cadrele de rezisten principale, formate din stlpi verticali i grinzi orizontale i din construcia metalic secundar de care se ancoreaz nzidirea cazanului. Stlpii i grinzile sunt alctuit din profile de oel i se monteaz n afara drumului

gazelor de ardere. n cazul n care este necesar, totui o trecere printr-un canal de gaze, grinda respectiv trebuie s fie rcit cu aer. Asamblarea stlpilor i grinzilor se face prin sudur. n ultimul timp se face i asamblarea cu buloane, care permite o verificare n uzina constructoare i un montaj rapid pe antier. ntregul sistem de nclzire se suspend pe scheletul metalic, astfel ca s aib posibilitatea d dilatare liber. Ansamblul format de pereii limitatori ai focarului i ai canalului de gaze, precum i de pereii interiori ai cazanului, constitui nzidirea cazanului. nzidirea trebuie s asigure reducerea la minimum a pierderilor de cldur ctre mediul ambiant i s mpiedice ptrunderile de aer fals n cazan (la instalaiile cu depresiune) respectiv scprile de gaze de ardere n mediul ambiant (la instalaiile cu suprapresiune). nzidirea mai are i rolul de a proteja anumite pri din scheletul metalic al cazanului de contact direct cu flacra, cu gazele fierbini sau cu zgura incandescent, precum i de a proteja tamburele i colectoarele de contactul direct cu gazele fierbini. Forma i materialul nzidirii depinde d timpul cazanului i trebuie s reziste la solicitrile termice, mecanice i chimice. nzidirea este fcut din materiale refractare rezistente la foc, adic materialele care la temperaturi ridicate nu se nmoaie i nu se topesc. Le nu trebuie s sufere variaii de volum prea mari la variaiile de temperatur produse n timpul pornirilor i opririlor cazanului. La cazanele acvatubulare nzidirea este susinut, prin intermediul unor piese speciale de sprijinire i de ancorare de scheletul metalic al cazanului. Cptueala refractar, complet separat de zidria exterioar (cnd aceasta exist) este constituit, de obicei, dintr-un sistem de blocuri fasonate i de crmizi normale sau numai de blocuri fasonate, care formeaz panouri, separate ntre le prin rosturi orizontale i verticale de dilatare. Ancorarea pe scheletul metalic se face astfel ca fiecare panou s se poat dilata n toate direciile i ca fiecare briu orizontal de panouri s fie descrcat de presiunea briurilor de deasupra. Rosturile dintre panourile de zidrie, precum i cele dintre zidrie i diferitele elemente al scheletului i ale sistemului tubular al cazanului se umplu cu nur de azbest i mai nou cu nur din materiale nonazbest rezistent la temperatur. Rosturile dintre blocurile i crmizile aceluiai panou se umplu cu mortar refractar, care are mai mult rolul de etanare i mai puin d liant. Piesele de susinere i de ancorare se execut din font sau din oel turnat i sunt fasonate, de obicei, astfel nct s se poat prinde demontabil de scheletul metalic, fr elemente speciale de mbinare. Rosturile dintre blocurile i dintre crmizile refractare sunt mici (cel mult de 3 mm) aceste piese din amot executndu-se cu tolerane foarte strnse. Uneori, pentru obinerea acestor rosturi mici, dimensiunile blocului fasonat sau al crmizii se corecteaz prin polizare, iar psuirea se face prin montarea provizorie (fr mortar) a elementelor componente ale panoului, n afara locului unde urmeaz a se construi peretele. n locul cptuelii din zidrie refractar se folosete, uneori, betonul refractar monolit, care s toarn n cofraje d lemn la fel ca i betonul obinuit. Peretele exterior al nzidirilor cazanelor moderne avnd, n principal, rol de etanare i eventual de izolator termic, este construit dintr-o manta de tol metalic. La unele cazane acvatubulare de radiaie, cptueala refractar a nzidirii se prind direct de evile ecranelor prin uruburi, care nurubeaz n piese cu locauri filetate sudate de evi (ctre exteriorul focarului). Peste plcile refractare se prind, cu aceleai uruburi, plci termoizolante sau altele din vat mineral. Peste plcile termoizolante s fixeaz o plas de srm, care constituie armtura unei tencuieli termoizolante i de etanare, grosimea ntregii nzidiri nedepind 150 200 mm. Zidria plafonului focarului, care este i el complet ecranat, este constituit din crmizi refractare fasonate, simplu rezemate pe ecranul plafon i acoperite cu plci termoizolante. Aceast mbrcminte se consolideaz cu cordoane din profile d oel. La cazanele cu acest sistem de nzidire, sistemul tubular, tamburele i colectoarele se suspend de scheletul metalic al halei cazanelor. nzidirea cuprinde uneori i perei interiori constituind deflectoare sau icane pentru dirijarea gazelor de ardere pe un anumit traseu n focar sau n canalul de gaze al cazanului. La unele cazane acvatubulare, tamburele se protejeaz de aciunea gazelor fierbini sau a flcrilor printr-un nveli format fie din blocuri fasonate prinse de colector prin piese de ancorare solidarizate cu colectorul prin sudur, fie de un strat de torcret refractar, aplicat peste o armtur din plas de srm termoizolant.

La cazanele cu focare care au perei membran nzidirea este nlocuit cu o izolaie termic, care se acoper cu tabl protectoare. Prile metalice ale cazanelor rmase n afara zidriei, precum i pereii metalici ai cazanului fr zidrie se izoleaz cu material termoizolant, astfel nct pierderile de cldur spre exterior s fie ct mai mici. Materialele folosite n acest scop sunt: vata mineral, vata de sticl, vata de zgur i alte material termoizolante mai performante aprute n ultimii ani. INSTALAII PENTRU EVACUAREA ZGURII I CENUII SUFLAREA SUPRAFEELOR DE NCLZIRE Este o operaie important care se execut n timpul funcionrii cazanului i are drept scop meninerea n stare de curenie a suprafeelor de nclzire prin ndeprtarea periodic a funinginii i zgurii depuse. Neefectuarea acestei operaii influeneaz negativ condiiile de exploatare, fiind posibil apariia urmtoarelor deficiene: creterea temperaturii gazelor evacuat din cazan, deci scderea randamentului; scderea tirajului ca urmare a creterii rezistenelor la trecerea gazelor prin suprafeele de nclzire; creterea sau scderea temperaturii aburului supranclzit dup cum funinginea s-a depus pe ecranul sau pe sistemul convectiv fierbtor, respectiv pe evile supranclzitorului; scderea temperaturii de prenclzirea apei sau aerului, ca urmare a mbcsirii economizorului sau prenclzitorului de aer, care are ca efect nrutirea transferului de cldur. Suflarea se face la perioade de timp stabilite prin instruciunile interne i comport n principal urmtoarele operaii: eliminarea condensatului din conductele de suflare; verificarea, cu ajutorul unui manometru, a presiunii aburului pentru suflare, care trebuie s fi la valoarea prevzut n instruciunile interne; se mrete de presiunea n focar; se deschide ncet robinetul de abur i se efectueaz suflarea. n cazul sufltoarelor fixe, este necesar ca punerea lor n funciune s se fac pe rnd, ncepnd cu focarul i terminnd cu ultima suprafa de nclzire din ultimul canal de gaze. Este interzis funcionara simultan a dou sau mai multor sufltoare deoarece conduce la scderea presiunii aburului i odat cu aceasta la o eficacitate redus a operaiei. n cazul sufltoarelor mobile ordina este aceeai ca mai sus, introducerea i scoaterea conductelor respective din focar i canalele de gaze fcndu-se pe rnd. La cazanele care nu sunt prevzute prin construcie cu sufltoare, operaia respectiv se efectueaz manual, cu aer comprimat. n timpul suflrii fochistul trebuie s poarte echipamentul de protecie corespunztor (mnui, ochelari etc.) pentru a fi ferit de accidente ca urmare a unor eventuale rbufniri de gaze. Este interzis suflarea cazanului n timpul aprinderii focului. Este recomandabil ca operaia s aib loc n condiiile unei sarcini reduse a cazanului. Dac n timpul suflrii apar unele deficiene la instalaie (ruperea sau ndoirea evii, netaneiti la rsufltori, scderea presiunii aburului sau aerului, dup caz, sub valoarea prescris) operaia trebuie oprit i anunat fochistul ef. Data, ora i durata suflrii precum i suprafeele care au fost suflate se vor nscrie de fochist n registrul furnal de eviden.

EVACUAREA CENUII I A ZGURII n timpul funcionrii cazanului pe suprafeele de nclzire i n canalele de gaze se formeaz important depuneri de cenu i zgur, care nu pot fi eliminate prin suflare. Aceste produse trebuie evacuate deoarece nrutete condiiile de funcionare ale cazanului. Operaia se execut fie manual (cu vagonete), fie hidraulic (cu presiune joas sau cu presiune nalt). n cazul folosirii vagonetelor lucrrile comport urmtoarele operaii principale: se aduc vagonul sub plnia de zgur;

se deschide registrul plniei, dup ce rmiele aprins de combustibil au fost suficient nmuiate; se deschide apa din instalaia dee stropire a plniei de zgur; se nchide etan registrul, dup umplerea vagonetului, pentru prentmpinarea apariiei de aer rece n focar; se verific dac cenua i zgura sunt bine udate cu ap dup care vagonetul este condus la locul desemnat pentru descrcare. Dac plniile de cenu sunt prevzute cu dou registre, unul superior i altul inferior, deschiderea i nchiderea lor nu se va face niciodat simultan, pentru a prevenii att mprirea cenuii ct i aspiraia de aer n canalele de gaze. n timpul evacurii cenuii i zgurii, personalul de serviciu trebuie s poarte echipamentul de protecie corespunztor (mnui, ochelari etc.) pentru a fi ferit de accidente. Este interzis evacuarea cenuii i zgurii din focar dac regimul de ardere nu este stabil, existnd pericolul rbufnirii flcrii sau cenuii fierbini. n cazul ndeprtrii cenuii i zgurii pe cale hidraulic, operaia comport urmtoarele operaii principale: verificarea presiunii apei de instalaie, care trebuie s fie de cca. 5-6 bar n cazul n car se utilizeaz joas presiune i 15-25 bar n cazul instalaiilor care funcioneaz cu presiune nalt; verificarea strii ajutajelor de mpingere instalate dea-lungul canalelor de evacuare i a concasoarelor aezate la gura plniei, destinate sfrmrii zgurii; deschiderea registrelor plniilor; evacuarea cenuii i zgurii sub presiunea curentului de ap, la locurile special destinate n acest scop. Operaia se efectueaz pe rnd la fiecare plnie. Nu se recomand ca evacuarea s se fac simultan din mai mult de dou plnii. Pentru evitarea risipei de ap este necesar ca armturile instalaiei s fie supravegheate cu cea mai mare atenie. De asemenea se verific periodic canalele de scurgere s nu ptrund obiecte strine (crmizi, obiecte de metal etc.). Instalaii de evacuare hidraulic de nalt presiune cuprinde de obicei: o camer de stingere echipat cu ajutaje de stropire, amplasat sub plnia de zgur sau de cenu, i care are la partea inferioar un registru (pentru nchiderea i reglarea debitului de zgur evacuat); o camer intermediar, amplasat sub camera de stingere i echipat cu un grtar care reine bucile mari de gur pentru a fi sparte; un concasor montat sub camera intermediar; un ejector special alimentat cu ap sub presiunea de 16-30 bar n care cad bucile de zgur sfrmate de concasor, pentru a fi refulate printr-o conduct de transport pn la locul de depozitare. Evacuarea cenuii i a zgurii din fiecare plnie, precum i transportul amestecului pe conducta respectiv se efectueaz alternativ. Dup fiecare evacuare, conducta de transport se sufl de obicei cu aer comprimat, pentru a se preveni nghearea sau nfundarea acesteia. Acest sistem de evacuare a zgurii i a cenuii prezint avantajul de a fi complet automatizat i dezavantajul de a nu putea fi folosit pentru evacuarea cenuilor care cimenteaz n amestec cu apa. INSTALAII DE ALIMENTARE CU AP 1. GENERALITI. ALIMENTAREA CU AP A UNUI CAZAN Instalaia de alimentare cu ap a unui cazan este un ansamblu format din dispozitivele pentru introducerea apei n cazan (pompe) conductele i armturile care leag aceste dispozitive cu rezervorul de ap i cu cazanul de abur. Dispozitivele folosite pentru alimentarea cu ap, sunt: pompe cu piston, acionate electric sau mecanic; pompe centrifugale, acionate cu motor electric sau turbin cu abur (electropompe, turbopompe).

Numrul, felul i mrimea dispozitivelor de alimentare dintr-o central termic sunt stabilite prin prescripiile tehnice-colecia ISCIR pentru cazan. Prescripiile respectiv stabilesc regulile tehnice care trebuie riguros respectate la echiparea acestor centrale cu dispozitive de alimentare, astfel nct s fie asigurat alimentarea permanent cu ap a cazanelor, tiut fiind c lipsa apei din cazan, n timp ce acesta se afl n funciune, poate conduce la avarii deosebit de grave. Presiunea apei, creat de oricare din dispozitivele de alimentare, trebuie s asigure, n toate cazurile, alimentarea cu ap a cazanelor la valoarea presiunii maxime admis din acestea, innd seam de pierderile (rezistenele) hidraulice din conducta de alimentare (de fapt din armturile montate pe aceast conduct, i de presiunea pe care o exercit coloana de ap socotit de la nivelul de instalare a dispozitivului, pn la nivelul cel mai nalt al conductei de alimentare. Numrul i debitul dispozitivelor de alimentar cu ap se aleg astfel nct la ieirea din funciune a pompei celei mai mari, debitul total al pompelor rmase, s asigure alimentarea cazanelor n funciune (fr cazanul de rezerv) la debitul lor nominal. ntr-o central termic se admite ca toate dispozitivele de alimentare s fie antrenate numai electric, dac centrala respectiv este alimentat prin dou surse independente de energie electric, cum ar fi, spre exemplu, sistemul energetic i turbogeneratoarele proprii. n cazul c nu exist dou asemenea surse, trebui s se monteze cel puin un dispozitiv de alimentare acionat cu abur, al crui debit s poat asigura cel puin jumtate din debitul tuturor cazanelor n funciune. Asemenea dispozitive sunt de regul pompele cu: piston acionate cu abur sau pompele centrifugal acionate prin mici turbine cu abur. La folosirea numai a dispozitivelor de alimentare acionate electric trebuie prevzut posibilitatea comutrii rapide a alimentrii de pe o surs pe alta astfel nct, n tot acest interval, nivelul apei din cazan s nu poat s scad sub nivelul minim admis. Pe corpul fiecrei pompe trebuie fixat d constructor, o plcu pe care se nscrie: denumirea ntreprinderii constructoare; numrul de fabricaie i anul fabricaiei; debitul nominal al pompei n m3/h; presiunea nominal dezvoltat de pomp n mH2O sau bar; temperatura nominal a apei n aspiraia pompei; puterea motorului de antrenare n kW. n cazul instalrii mai multor pompe de alimentare care au conducte comune de aspiraie i refularea apei, fiecare pomp trebuie prevzut cu robinei de nchidere la aspiraie i respectiv la refulare i cu clapete de reinere pe refulare, naintea robinetelor de nchidere. Instalaia de alimentare cu ap, n ntreg ansamblul ei, trebuie supravegheat i ntreinut permanent, dat fiind importana acesteia n ceea c privete funcionarea n siguran i continu a cazanelor. CONDUCTE, ARMTURI, DISPOZITIVE DE SIGURAN Armturile sunt dispozzitivee caree servesc pentru nchideerea sau deeschiderea circuitelor agnilor trmici i fluidelor (ap, abur, gaze, pcur, ar comprimat etc.), pentru reglareea parametrilor aceestora (deebit, presiune, nivel, tempratur), pentru evacuarea automat a lor etc. Le s monteeaz pee conduct sau instalaii teermoteehnic, caree conin fluid sub presiune. n mod conveenional sunt consideerate armturi i aparateelee i dispozitivelee dee control i siguran (indicatoaree deee niveel, supapee dee siguran, manometre). Clasificara armturilor Armturileee pot fi clasificate din mai multe puncte de vedere, astfeel: a) n funcie de rolul ndeplinit n instalaie: armturi dee nchidere; armturi de reglaj; armturi de siguran; oale de condens. b) n funciee de fluidul care trece prin elee: armturi pentru ap rece; armturi pentru ap cald; armturi pentru abur;

armturi peentru gaze; armturi pentru uleei; armturi pentru alte fluide. c) n funcie de mateerialul din car sunt confcionatee: din font; din oeel turnat; din oel forjat; din aliajee de cupru. d) n funcie de presiuneea fluidului care trecee prin eele: armturi de joas presiune; armturi de medie presiune; armturi de nalt presiune. e) n funciie de modul de racordaree: cu flane; cu mufee; cu capetee de sudat. Aleegrea armturilor see face n funcie de presiuneea de lucru, temperatur, meediu, scopul urmrit, natura fluidului etc. pentru construcia armturilor fonta ceenui s foloseete (corp, capac, sertar) pn la presiuni de 16 bar i temperaturi de 200C, iar fonta cu grafit nodular poate fi folosit pn la presiuni de 25 bar i temperaturi pn la 300C. n circuitele de abur i ap fierbinte nu est permis folosirea armturilor din font. Armturile sunt alctuite n general din urmtoarele pri principale: corpul armturii, prevzut cu dispozitive de prindere pe conducte (mufe, flane); organul de nchidere; dispozitivul de manevr sau de acionare a organului de nchidere. Prin deplasarea n interiorul corpului a organului de nchidere, fa de scaunul su se modific seciunea de trecere a fluidului transportat i deci debitul de fluid. Robinetele sunt armturi utilizate pentru modificarea seciunii de trecere a fluidului n interiorul conductelor de transport. Dup tipul constructiv al organelor de nchidere deosebim: robinete cu ventil, cu tij normal sau cu tij nclinat fa de axa conductei; robinete cu sertar pan sau cu sertar paralel; robinete cu cap, conic, cilindric sau sferic; robinete cu reinere, cu ventil sau cu clapet; robinet de reglare, cu ventil, cu ac sau cu clapet fluture. Robinetele trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: s nchid sigur i etan; s opun o rezisten ct mai mic la trecerea fluidului atunci cnd sunt complet deschise; s permit o reparai uoar; s permit nlocuirea prilor componente defecte; s reziste la un numr ct mai mar d manevre (nchidere-deschidere); s permit o manevr uoar. n conformitate cu reglementrile din prescripiile tehnic C1 colecia ISCIR, pentru cazane, fiecare cazan de abur, sau, dup caz, de ap fierbinte, trebuie s fie prevzut, obligatoriu, cu urmtoarele topuri de armturi: armturi pentru controlul i supravegherea nivelului apei din cazan; armturi pentru supravegherea i limitarea presiunii de cazan; armturi pentru alimentara cu ap a cazanului; armturi pentru distribuirea aburului; armturi pentru golirea, purjarea sau aerisirea cazanului ARMTURI PENTRU CONTROLUL I SUPRAVEGHEREA NIVELULUI APEI DIN CAZAN Pentru controlul i supravegherea nivelului apei din cazan se folosesc urmtoarele armturi: conducte i armturi n sala cazanului;

indicatoarele de nivel; placa indicatoare de nivel minim; robinetele de control; dopurile fuzibile; semnalizatoarele acustic i optice. 1. Indicatoarele de nivel se mpart n: indicatoare de nivel cu aciune direct (cu tub din sticl, cu sticl plat sau cu plci de mic); indicatoare de nivel cu aciune indirect sau la distan (cu sticl de nivel sau cu cadran). Indicatoarele de nivel cu aciune direct sunt legate direct la spaiile de abur i ap ale cazanului, funcionnd p principiul vaselor comunicante, astfel c nivelul apei din tamburul cazanului este n orice moment, acelai cu cel din indicator. 2. Robinetele de control pot fi montate numai la cazanele de abur cu debitul nominal de cel mult 0,7 t/h i presiunea aburului de cel mult 13 bar, nlocuind unul din indicatoarele de nivel. Se monteaz cte dou, unul n dreptul nivelului maxim, cellalt n dreptul nivelului minim. Verificarea nivelului apei cu ajutorul robinetelor de control se face, deschiznd pe rnd robinetele i observnd aspectul jetului de fluid care iese prin robinet. n mod normal, cnd nivelul apei se afl ntre nivelul minim i maxim, prin robinetul superior iese abur (jet ngust, albicios, cu zgomot ca o uiertur), iar prin cel inferior ap (jet lit, alb-cenuiu, cu zgomot surd-nbuit). n cazuri contrar, nseamn c apa a depit nivelul maxim, respectiv a sczut sub cel minim obligatoriu, ambele situaii nefiind admise n funcionarea fr pericol a cazanului. Robinetul est prevzut cu un capac care permite curirea canalului de legtur a robinetului cu cazanul n timpul funcionrii, cu ajutorul unei vergele de srm, lundu-se msuri de protecie contra aprrii. n cazul cnd robinetul nu are capac sau nu se poate desfunda, se procedeaz ca la indicatoarele de nivel. 3. Placa indicatoare a nivelului minim Fiecare cazan are un nivel minim sub care apa nu trebuie s scad, stabilit de ntreprinderea constructoare i indicat pe cazan cu o plac din metal rezistent la coroziune, numit plac de nivel minim. Placa se aeaz ntre indicatoarele de nivel cu acionare direct, marcnd vizibil poziia nivelului minim al apei din cazan. 4. Dopurile fuzibile se monteaz obligatoriu la cazanele de abur ignitubulare cu tub de flacr sau cutie de foc (tip locomotiv) n partea superioar, cea mai de sus a tubului sau cutiei, astfel ca prin poziia lor s asigur stingerea focului la scurgerea aburului prin ele, n cazul rmnerii cazanului fr ap. 5. Semnalizatoarele optice i acustice sunt folosite ca o msur suplimentar de supraveghere a nivelului apei din cazan, atrgnd atenia prin sunet (sonerie) sau vizual (aprinderea unei lmpi) asupra atingerii nivelelor maxim sau minim. Semnalele acustic sau optice se transmit la locul d lucru al personalului de deservire (fochiti), la eful slii d cazan, sau n ambele locuri.

ARMTURI PENTRU SUPRAVEGHEREA I LIMITAREA PRESIUNII N CAZAN Unul din principalii parametri ai cazanului este presiunea, pentru supravegherea i limitarea creia se folosesc urmtoarele armturi: placa de timbru; manometrele; supapele de siguran. 1.Placa de timbru este armtura obligatorie, prin care ntreprinderea constructoare garanteaz parametrii de funcionare ai cazanului. Ea se monteaz pe unul din elementele principale (tambur, colector) ale cazanului, astfel nct s rmn n permanen vizibil chiar dup nzidirea sau izolarea cazanului (elementului cazanului). Placa de timbru se fixeaz prin nituri pe o plac suport, care la rndul ei se sudeaz de elementul (tambur, colector) cazanului respectiv.

Pe elementul pe care se monteaz placa de timbru n imediata apropiere a acesteia, se va marca prin poansonare cel puin urmtoarele date: denumirea ntreprinderii constructoare; numrul i anul fabricaiei cazanului. Cazanul care n timpul exploatrii au suferit unele reparaii importante, care au condus la modificarea unor parametri, vor fi prevzute cu o a doua plac de timbru, de ctre ntreprinderea reparatoare, fixat lng cea iniial, care va cuprinde, n principal, noii parametri de funcionare dup reparaie. Dup verificarea cazanului n vederea punerii n funciune organul de verificare al ISCIR sau autorizat de ISCIR din ntreprinderea constructoare, sau reparatoare, dup caz, aplic pe unul din niturile plcii de timbru poansonul su de verificare. 2.Manometrele sunt aparate care servesc la msurarea presiunii care se dezvolt n cazan de ctre aburul sau apa fierbinte. Manometrele folosite la cazane sunt de construcie cu tub flexibil (burdon). Ele sunt compuse dintr-o carcas cilindric, avnd pe una din fee un cadran mprit n unitile de msur ale presiunii (kgf/cm2 sau bar). Tubul flexibil este fixat rigid la un capt i pus n legtur cu racordul la spaiul de abur al cazanului. Cellalt capt fiind liber este pus n legtur cu un sistem de transmisie cu prghii i roi dinate care acioneaz acul indicator. Funcionarea manometrului se bazeaz pe deformarea elastic a tubului sub aciunea presiunii din cazan. Deplasarea captului liber al tubului flexibil deformat se transmite sistemului de prghii care, prin intermediul roilor dinate, rotete acul indicator n faa cadranului, gradat n unitile de msur ale presiunii. Mrimea deformrii tubului i deci deplasarea acului pe cadru este direct proporional cu mrimea presiunii din cazan. Cnd presiunea nceteaz s mai acioneze tubul, sistemul de acionare a acului indicator va fi micat n sens invers, de aducere acului indicator n poziia zero. Cadranul manometrului trebuie s fie suficient de mare, astfel nct cifrele care marcheaz valoarea presiunii s fie bine vizibile de la locul de supraveghere al fochistului. Mrimea cadranului este, de regul, cuprins ntre 100 - 250 mm diametru, funcie de nlimea la care sunt montate, astfel: 100 mm, dac sunt montate la nlimi pn la 2 m; 160 mm, dac sunt montate la nlimi cuprinse ntre 2 - 5 m. 250 mm, dac sunt montate la nlimi mai mari de 5 m. Scara manometrului se alege astfel nct valoarea (cifra) care indic presiunea nominal a cazanului s fie n treimea mijlocie a acestuia. Acest lucru are n vedere faptul c manometrul trebuie s poat msura i o presiune mai mare dect cea maxim admis n funcionare, ca de exemplu, presiunea de ncercare hidraulic a cazanului, efectuat periodic n timpul exploatrii pentru verificarea rezistenei i etaneitii acestuia. Valoarea presiunii maxim admis n funcionare a cazanului trebuie s fie marcat vizibil, cu o linie roie pe cadranul manometrului. Dac aceast linie nu poate fi tras pe ecran, atunci se va fixa un indicator pe carcasa manometrului, n dreptul diviziunii corespunztoare valorii presiunii maxime, care se va vopsi n rou. n cazul cnd manometrul este montat sub nivelul minim al apei, la trasarea semnului rou, trebuie s se in seam i de presiunea suplimentar a coloanei de ap de la manometru pn n dreptul nivelului minim. Montarea corect a manometrului pe cazan se face prin intermediul unui tub denumit tub-sifon, n form de U sau de spiral, n scopul formrii i meninerii unui tampon de ap condensat, care s protejeze tubul elastic al manometrului, de aciunea (temperatura) direct a aburului din cazan. Legtura manometrului la tubul sifon se face prin intermediul unui robinet de control cu trei ci, prevzut cu o flan cu diametrul de 40 mm pentru racordarea unui manometru de control. La cazanele cu presiunea mai mare de 16 bar este necesar s se monteze, n locul robinetului cu trei ci, robinete cu ventil, care s permit izolarea manometrului de cazan, legtura cazanului cu atmosfera i purjarea manometrului se realizeaz astfel, nct s aib o poziie paralel cu frontul cazanului. Dac nlimea de la nivelul platformei de deservire a fochistului pn la locul de amplasare a manometrului depete 4 m, pentru o vizibilitate bun, se va nclina cadranul manometrului, astfel nct raza vizual s cad perpendicular pe faa manometrului, nclinarea nu va depi ns 30. Manometrul trebuie s fie supuse periodic i dup fiecare reparaie verificrii de ctre organele de metrologie, n conformitate cu legislaia metrologic.

3.Supapele de siguran au rolul de a proteja cazanul contra presiunii maxim admis n exploatare, garantat de constructorul acestuia i care a stat la baza dimensionrii sale. Ele sunt astfel construite, nct s deschid automat la atingerea valorii presiunii prestabilite (presiunea de reglare), evacund n atmosfer o cantitate de abur, astfel nct presiunea din cazan s rmn tot timpul n limitele admise (stabilite). Supapele de siguran se mpart n dou categorii n funcie de sistemul de ncrcare: cu prghie i contragreutate; cu resort. Orice supap de siguran este construit, n general, din urmtoarele elemente: corpul supapei, construit din font turnat pentru presiuni pn la 25 bar, sau din oel turnat pentru presiuni mai mari, formeaz suportul tuturor elementelor i este prevzut cu dou racorduri (flane): racord pentru legtura la cazan i racord pentru legtura la conducta de evacuare a aburului sau apei fierbinte. Supapele de construcie mai simpl nu sunt prevzute cu flan pentru legtura la conducta de evacuare, eapnd aburul sau apa fierbinte direct n atmosfer. organele de nchidere ale supapei: scaunul i ventilul. Ventilul este acionat printr-o tij prevzut cu o presgarnitur care etaneaz corpul supapei fa de exterior. sistemele de ncrcare al supapei, care apas ventilul pe scaunul su, opunndu-se presiunii exercitate de aburul sau apa fierbinte din cazan. Sistemul de ncrcare este format dintr-o prghie cu contragreutate, sau dintr-un resort comprimat. Prghia, furca tijei (care leag tija de prghie) i contragreutatea, se reazem pe supori-cuit, pentru a mri sensibilitatea supapei. Presiunea (comprimarea) resortului se asigur printr-o piuli cu urub. Suprafaa de contact dintre ventil i scaun trebuie s fie perfect plan i bine lefuit, pentru a se realiza o nchidere etan. Ventilul este prevzut cu nervuri de ghidare, care asigur aezarea corect pe scaun. Poriunea de prghie cuprins ntre punctul de articulaie al acestuia i furca tijei se numete bra scurt, iar cea cuprins ntre punctul de articulaie i urechea contragreutii se numete bra lung. De regul, constructiv, braul lung este de 10 ori mai mare dect braul scurt. Funcionarea supapei de siguran Cnd n cazan nu este presiune, asupra ventilului supapei de siguran acioneaz numai fora de ncrcare redus de greutate contragreutii sau de arcul tensionat (comprimat), care apas ventilul pe scaunul su, asigurnd nchiderea. n timpul ct cazanul se afl sub presiune, fora presiunii acioneaz asupra ventilului n sens invers forei de ncrcare i tinde s ridice ventilul de scaun. Fora de ncrcare are valoarea maxim cnd n cazan nu exist presiune i scade treptat, pe msur ce presiunea crete, ajungnd la valoarea zero cnd presiunea din cazan atinge valoarea presiunii la care se regleaz supapa.

ARMTURI PENTRU ALIMENTAREA CU AP A CAZANULUI

Armturile pentru alimentarea cu ap a cazanului sunt: capacul de alimentare; regulatorul automat de alimentare.Capacul de alimentare se compune dintr-un robinet de nchidere cu ventil sau cu sertar (van) i o clapet de reinere, ambele formnd un corp comun. Regulatorul automat de alimentare

Regulatoarele automate de alimentare au rolul s menin nivelul apei din cazan constant, n mod automat n cazurile reglrii ma