CAP. 1DESTINATIA SI CONSTRUCTIA GENERATORULUI DE ABUR1.1GeneralitiGeneratorul de abur este un agregat termic in care se obtine abur la anumitiparametri de stare , datorita energiei calorice degajate de arderea unui combustibil. Acest abur este folosit la actionarea masinilor termice cu abur (masini cu piston si turbine) necesare pentru propulsarea navei sau pentru actionarea unor mecanisme auxiliare.Din punct de vedere energetic, generatorul de abur este un transformator de energie. Energia chimic coninut n combustibil este transformat, prin procesul de ardere, n energie termic.Din punct de vedere funcional, generatorul de abur este un schimbtor de cldur. Cldura coninut ngazele rezultate dinardereaunui combustibil se transmite apei care se vaporizeaz i apoi se prenclzete.Prileprincipalealeuneiinstalaiideproducereaaburuluisunt: cldarea propriu zis sau sistemul fierbtor (compus din tamburul sau colectoarele de ap itotalitateaevilorncareseproducevaporizareaapei), prenclzitorulapeide alimentare, prenclzitorul de aer i focarul sau camera de ardere.Pentru a produce aburul necesar funcionrii mainilor principale ale navei i alimentrii tuturor consumatorilor delabord, cldrilenavaleaunevoiedeun regim de funcionare care s asigure transformarea energiei chimice a combustibilului n energie caloric coninut de aburi, n cele mai bune condiii.Regimul intim de funcionare a cldrii este acela cnd apa se transform n abur, acumulndo cantitate maximde cldurdela combustibilularsn focar. Aburul va putea acumula maximul de cldur numai dac procesul de combustie se desfoar cu o degajare maxim de cldur i dac cldarea este asigurat cu o circulaie i alimentaie bun a apei, iar suprafaa de nclzire s permit o bun transmitere a cldurii de la gaze la ap.Aburul destinat instalaiilor de propulsie se produce n anumite cldri, iar aburul destinat necesitiilor auxiliare se produce n schimbtoare de cldur numite caldarine Cerinele principale pentru o instalaie de producere a aburului sunt:- posibilitatea folosirii ct mai raionale a cldurii consumate de caldarin;- gabarit mic, greutate mic;- funcionare n siguran pentru orice regim;88- manevrabilitate mare, punere rapid n funciune, trecere rapid de la un regim de ncrcare la altul;- simplitatea construciei, comoditatea deservirii i a reparaiilor;- posibilitatea folosirii automatizrii complexe;- pre de cost sczut. 1.2 Clasificarea generatoarelor de abur (caldarine):a. dup valoarea presiunii normale a aburului debitat, n:- cldri de joas presiune cu p = 1,2 6 [Kgf/cm2];- cldri de medie presiune cu p= 6 50 [Kgf/cm2] ;- cldri de nalt presiune cu p = 50 [Kgf/cm2];- cldri supracritice cu p= 225 [Kgf/cm2].b. dup felul energiei consumate pentru producerea aburului, n:- cldri cu combustibil, care folosesc cldura degajat prin arderea n focar a unui combustibil solid sau lichid (crbune, pcur, motorin etc);- cldri recuperatoare, care folosesc energia termic rezidual a gazelor de ardere evacuate din motoarele cu ardere intern;c. dup principiul constructiv, n:- cldri cu volum mare de ap cu circulatia gazelor de ardere prin tuburi (cldri ignitubulare);- cldri cu volum mic de ap cu circulatia apei prin tuburi si a gazelor prin exteriorul lor (cldri acvatubulare).d. din punctul de vedere al modului de circulatie al apei:- cldri cu circulatie natural a apei;- cldri cu circulatie fortat a apei, prin intermediul unei pompe de circulatie;e. din punctul de vedere al modului de realizare a necesarului de aer pentru arderea combustibilului:- cldri cu tiraj normal natural, prin diferente de presiuni datorate diferentei de nivel dintre focar si limita superioar a cosului;- cldri cu tiraj fortat, prin utilizarea unor ventilatoare si a unor pompe de aer.nscopul utilizrii mai complete a energiei termice a gazelor de ardere, cldrile navale pot fi:-cldri ignitubulare cu circuit direct al gazelor sau cu ntoarcere;89- cldri acvatubulare ecranate, cu mai multe colectoare de ap si cu supranclzitoare de abur.Navele moderne sunt echipate, n general, numai cu cldri acvatubulare, fie cu circulaie natural a apei, de construcie special (adaptat condiiilor specifice de pe mare), fie cu circulaie forat a apei, n circuit nchis (La Mont sau Velox) sau n circuit deschis (Sulzer, Benson, Ramzin).1.3 Caldari auxiliare navalen afara aparatului motor, la bordul navei exist o multime de consumatori de aburi. Acestianecesitcantitti diferitedeabur cuparametrii deosebiti att n timpul navigatiei, ct si n timpul stationrii navei.Pentru a nu solicita cldrile principale ale navei la functionare ndelungat si ndeosebi atunci cnd nava se gseste n stationare, navele sunt dotate cu cldri auxiliare (caldarine) care au rolul de a furniza abur consumatorilor secundari de la bord, atunci cnd nava nu dispune de alte surse de abur.Cldrile auxiliare pot fi ntlnite att la navele dotate cu instalatii de fort cu abur, ct si la navele dotate cu motoare cu ardere intern. n primul caz, cldrile auxiliare functioneaz numai cnd nava se gseste n stationare, deoarece n timpul navigatiei nava dispune de o cantitate suficient de abur pentru alimentarea tuturor consumatorilor de abur de la bord. n cel de-al doilea caz, adic la navele care nu au cldri principale, caldarinele functioneaz continuu, deoarece aceste nave nu dispun de alte surse de abur.Aburul generat de cldrile auxiliare poate fi ntrebuintat n:- instalatia de nclzire cu abur;- instalatia de nclzire cu ap;- instalatia de stins incendiile cu aburi;- instalatia de nclzire a tancurilor de combustibil si ulei;- instalatia de nclzire a buctriilor;- instalatia de fierbere a cldrilor;- bi, dusuri;- incalzirea si suflarea cu abur a prizelor Kingston si a valvulelor de bordaj;- masinile auxiliare de punte pentru actionarea bigilor, macaralelor, vinciurilor, cabestanelor, servomotoarelor, cnd nava este n stationare;- aparatele auxiliare ale cldrilor etc.Cerintele particulare de abur ale navei depind de tipul si clasa navei.Pentru o nav de tip RO-RO, cerintele de abur la bord sunt de circa 2500 [Kg/h]. Pentru nave mai mari, cerintele cresc, ajungnd la cteva zeci de mii de Kg de abur pe or.90n functie de cerintele particulare de abur ale navei se alege si numrul de cldri auxiliare. La diferite nave pot fi ntlnite una, dou sau trei cldri auxiliare, debitullor variinddela 500 [Kg/h] pnla1000015000[Kg/h],iar n unele cazuri chiar mai mult.La bordul navelor, cldrile auxiliare se instaleaz n compartimentul cldrii principale sau n compartimente separate.n principiu, cldrile auxiliare furnizeaz numai abur saturat si din acest cauz nu au supranclzitoare cu abur. Schimbtoarele de cldur functioneaz mult maiavantajoscuabursaturat,deoarece coeficientul global de transferacldurii este mai mare dect n cazul aburului supranclzit.Sar putea folosi si abur supranclzit n schimbtoarele de cldur cu conditia s se mreasc considerabil viteza scurgere a aburului supranclzit prin schimbtoruldecldur. Acestfaptnsmrestepierderiledecldurcuaburul evacuat. Din aceast cauz si din alte motive, majoritatea consumatorilor particulari delabord, caresunt nfondnisteschimbtori decldur, solicitnumai abur saturat.Generatorul de abur este compus din dou sisteme de instalaii: instalaia de ardere i tiraj i instalaia de vaporizare.Instalaia de ardere i tiraj se compune din: focar cu utilajele ce deservesc arderea, canalele de evacuare a gazelor arse i co.n focar are loc arderea combustibilului i transmiterea cldurii dezvoltate, prinradiaie, lasuprafeeledenclzirealecazanului, montatenfocar. Gazele rezultate din ardere sunt dirijate de-a lungul suprafeelor de nclzire, unde cedeaz acestora cldura prin contact direct. Gazele pleac din focar cu o temperatur de 1000 - 1200C, pentru a ajunge n canalul final, dup ce au trecut prin economizor i prenclzitor, cu o temperatur de 155 - 180C.Datoritdiferenei dintretemperaturagazelor arsedincoi temperatura aerului atmosferic se produce tirajul.Prin tiraj se nelege deplasarea gazelor ntr-o conduct, datorit unei diferenedepresiunentreceledouextremiti aleei. ncazul cdepresiunea necesar transportului gazelor arse nu se poate obine prin construcia canalelor de gaze i a coului, se realizeaz o depresiune artificial, prin montarea de ventilatoare ntre co i canalul final de gaze.Instalaiadevaporizarecuprinde: cldareapropriu-zis, economizorul i prenclzitorul de abur.Cldarea propriu-zisse compune din tamburi i evi n interiorul crora circulapadealimentaresaugazeledeardere, nfunciedetipulcaldarinei. n general, indiferent de tipul cldrii, se numete suprafa de nclzire acea suprafa care primete cldura direct de la combustibilul ars n focar sau de la gazele arse i o cedeaz apei din cazan.91O alt mrime caracteristic este volumul interior al cldrii; el se mparte n volumul de ap i cel de abur. Suprafaa de separaie a celor dou fluide, ap i abur, constituie oglinda de vaporizare a cldrii. Volumul de ap poate varia ntre dou niveluri, minimi maxim, diferena ntre ele constituind volumul de alimentare.Economizoruleste numit astfel datorit economiei de combustibil ce o produce prin nclzirea apei de alimentare pn la temperatura de fierbere, nainte de introducerea apei n cazanul propriu-zis. Economizorul se monteaz n drumul gazelor fierbini, pe canalele de evacuare a gazelor arse.Prenclzitorul de aerse monteaz, de obicei, la partea terminal a canalelor de fum, apropiat de baza coului, n scopul de a prenclzi aerul necesar arderii combustibilului n focar.1.4Adoptarea tipului de caldarin.Avndnvederec, ntimp, debitul caldarinei semicoreazdincauza apariiei depunerilor, ladebitul nominal maximtrebuie adugat orezerv de aproximativ 15%.Reglajul automat continuu al cantitii de abur produs are loc ntre 12,5...100%dincapacitateacaldarinei, respectiv450...3300[Kg/h]. Sub12,5%, reglarea cantitii de abur produse se face prin funcionare intermitent automat.Cele mai rspndite tipuri de caldarine sunt cele cu combustibil lichid, iar dintre acestea, cele de tip acvatubular, cu circulaie natural sau forat a amestecului de abur.Caracteristicile caldarinei sunt coninute n tabelul urmtor:Tabel 1Debitul nominal de abur [kg/h]Presiunea de lucru[bar]Suprafaa de nclzire[m2]Volumul spaiului de vaporizare [m3]Volumul deap[m3]Greutatea caldarinei fr ap [kg]25079 0,3 0,8 2980500 17 0,56 1,5 4210800 26 0,75 2,2 54501000 29 1,10 2,4 58001250 37,5 1,25 2,5 65701600 44 1,3 2,6 80502000 66 2 6 97002500 80 2,6 6,5 103003200 98 2,8 8,5 1260092

Am ales generator de abur cu debitul de 2500 [kg/h]. Caldarina propriu-zis, format din:- circuit de abur sub presiune;- carcas metalic, nzidire;- indicator pentru gazele de ardere;- armturi, dispozitive de protecie i semnalizare;- injector, sufltor funingine;- scri i platforme;- ventilator de aer, tronsoane de aer, izolaie.O cldare este caracterizat, n general, de urmtoarele caracteristici:a) DebitulDk, reprezint cantitatea de ap transformat n abur cu anumii parametri n unitatea de timp. Este dat n [kg/h] sau [t/h].1]1

hkgi iQDaa1kunde Q1 este cantitatea de cldur acumulat de cldare ntr-o ori- Iaa este cantitatea de cldur acumulat de fiecare kg de ap pentru a se transforma n abur cu titlul la presiunea din cldare.b) Presiunea de regim pk, reprezint presiunea maxim a aburului din cldare, care se menine la o valoare constant n timpul funcionrii cldrii n regim normal.Presiunea nominal reprezint valoarea presiunii de regima cldrii n momentul cnd aceasta a fost dat n exploatare prima dat.Presiunea de probe este de o dat i jumtate de ori mai mare dect presiunea nominal a cldrii.c) Temperatura aburului, care poate fi a aburului saturat sau supranclzit. Temperatura aburului saturat se poate exprima prin relaia:[ ] K p 100 t4k s ,ea depinznd de presiunea din cldare.d) Suprafaa de nclzire a cldrii, reprezint suprafaa metalic a cldrii care acumuleaz cldura util transformrii apei n abur cu anumii parametri. Ea are dou componente: principal i auxiliar.93Prin suprafaa de nclzire principal a cldrii se nelege suprafaa care contribuie nemijlocit n procesul de vaporizare. Suprafaa principal de nclzire a cldrii se compune din suprafaa de nclzire care acumuleaz cldur prin radiaie (n imediata apropiere a focarului) i suprafaa nclzire care acumuleaz cldur prin convecie (mai departe de focar i acumuleaz cldur de la gaze) .Prin suprafaa de nclzire auxiliar a cldrii se nelege acea suprafa metalic care acumuleaz cldur de la gaze, n scopul mbuntirii procesului de vaporizare care are loc n cldare. Suprafaa auxiliar este alctuit din suprafaa de nclzire a tuturor elementelor ataate cldrii (prenclzitorul de aer, economizor, supranclzitor etc.)e) Randamentulcldriik, reprezintraportuldintrecantitateadecldurutil acumulat de cldare pentru transformarea apei n abur i cantitatea de cldur degajat prin arderea total a combustibilului n unitatea de timp.( )[ ] %Q Bi i DQ BQiaa ki1k Randamentul reprezintgradul deeconomicitateal cldrii i anumect cldur este acumulat de cldare nprocesul de vaporizare dincantitatea de cldur disponibil. Poate fi ntre 0,75 0,94.f) Debitul specific d, caracterizeaz cantitatea medie de abur generat de cldare de pe fiecare m2 al suprafeei de nclzire principale n unitatea de timp.1]1

h mkgHDd2kkDebitul specific permite compararea cldrilor n ceea ce privete capacitatea de vaporizare a acestora. Poate fi ntre (20220)[kg/m2h].g) Consumul de combustibil B, reprezint cantitatea de combustibil ars n focarul cldrii n unitatea de timp:( )i kaa kQi i DB h) CapacitateadevaporizareacombustibiluluiU, reprezintcantitateadeabur obinut n cldare prin arderea unui kg de combustibil.94i) Tensiunea termic a focarului, qf, reprezint cantitatea de cldur degajat prin arderea combustibilului n focar, care revine fiecrui m3 al volumului focarului:1]1

h mkcalVQ Bq3fifPentru cldrile acvatubulare, tensiunea termic a focarului trebuie s fie:( )1]1

h mkcal10 7 5 , 1 q36f1.5 Alegerea materialelor.Materialele alese pentru realizarea generatorului au fost selectate avndu-se n vedere sigurana n funcionare i prevenirea avariilor n condiiile de exploatare, ct i eficiena economic reflectat n economia de metal prin reducerea gabaritului i a greutii proprii. Astfel:1. Oelul pentru cazane K-52 (56) STAS 2883/76 cu caracteristicile:- C = 0,22...0,24;- Mn = 0,47...1,75;- Si = 0,37...0,62;- pmax = 0,045...0,05;- Smax = 0,04...0,045;- rezistena KVC = 300 N/cm2 la 20C;- energia de rupere KV = 400 la 20C;- a = 500 N/mm2 pentru o grosime mai mare de 6 mm.2. Oelul pentru evi OLT-45 K-II i 16-Mo-4 STAS 3478/79, pentru temperaturi mai mari de 400C i presiuni mai mici de 80 bari. Compoziia chimic este conform STAS 8184/77. Pentru OLT-45 K-II:- C max = 0,23;- Mn min = 0,45;- Si = 0,15...0,35.Pentru 16-Mo-4:- C = 0,12...0,2; - Mn = 0,5...0,8;95 1.6Principiul de funcionare al generatorului de aburCaldarina cu combustibil lichid este un agregat care produce abur saturat la o presiune de 7 [bar], utiliznd n acest scop energia caloric a combustibilului lichid ars n focar de ctre arztor.Alimentarea arztorului cu combustibil se face cu ajutorul unei instalaii ale crei pri componente sunt cuprinse n instalaia de combustibil a navei.Alimentarea cu ap a caldarinei se face prin capul de alimentare cu ajutorul pompei de alimentare. Caldarina se umple cu ap pn la nivelul la care pompa de alimentare se decupleaz automat, apoi se pune n funciune arztorul, respectnd ntocmai instruciunile de exploatare ale acestuia, elaborate de firma care livreaz arztorul.Ridicarea presiunii din caldarin pn la presiunea de lucru se face n trei faze:1. n prima faz, apa din caldarin se aduce la fierbere n timp de una dou ore; valvula de aer se nchide cnd prin ea ncepe s ias un nor dens de abur.2. n faza a doua, se ridic presiunea aburului la 3 [bar] n timp30 60 de minute. La presiunea de 1,5[bar] se purjeaz sticlele de nivel i se verific manometrul.3. n faza a treia, se ridic presiunea aburului de la 3 [bar] la presiunea de regim.Dup atingerea presiunii de regim, caldarina se cupleaz la tubulatura principal de abur, dup care se verific din nou funcionarea instalaiei de reglare a alimentrii caldarinei i a pompei de alimentare.1.7Exploatarea generatorului de abur 1.7.1 Pregtirea pentru punerea n funciunenainte de punerea n funciune a caldarinei noi, trebuie s se verifice:- starea general a caldarinei;- pregtirea pentru lucru a instalaiilor aferente;- prezena apei n caldarin;- nivelul apei n tancul de alimentare;- nivelul combustibilului n tancul de combustibil.Dup lucrriledereparaii saucurireacaldarinei, se vaproceda lao verificare amnunit a caldarinei, dup indicaiile de mai jos:96a) Examinarea interioar a tamburilor i a evii de fumCu ajutorul gurii de vizitare i a ferestrelor de curire se inspecteaz minuios pereii tamburilor, evilor de fum, precumi pereii focarului care sunt n contact cu apa. Se verific dac aceti perei sunt curai, dac nu au fost uitate n caldarin diverse obiecte, dac nu sunt nfundate orificiile tuurilor pentru armturi. Orice defeciune constatat trebuie nlturat imediat.Dacsuprafaainterioaracaldarinei seaflnstarecorespunztoare, se nchide gura de vizitare i ferestrele de curire, acordndu-se o atenie deosebit strngerii corecte a garniturii i strii etanrii.b) Examinarea focaruluiDupintrareaninteriorul focarului printubul injectorului sevaverifica starea cptuelii refractare, starea evii injectorului i etaneitatea mbinrilor ei cu elementelecaldarinei. Dacseconstatstareabunafocarului sepoatemonta placa central cu injectorul.c) Examinarea evilor fierbtoareSe vor desface colectorul de fum i panourile i se va verifica starea evilor fierbtoare i starea izolaiei panourilor.Dupconstatareai reparareaeventualelor defeciuni, semonteazlaloc panourile izolante, verificndu-se etanarea corect a tuturor mbinrilor i strngerea uniform a uruburilor i a brrilor de fixare.d) Examinarea exterioar a caldarineinaintedepunereanfunciuneacaldarinei trebuiesseverificestarea izolaiei, atubulaturii i nchidereacorectagurii devizitare, aferestrelor de curire.La montarea tubulaturii i armturilor scoase n vederea reparrii caldarinei, se va urmri etanarea corect a mbinrilor cu flane.Se va verifica starea de iluminare a sticlelor de nivel i a manometrului.e) Umplerea cu ap a caldarineiDupces-aconstatat cinstalaiaestepregtitpentrupornire, sepoate ncepe umplerea caldarinei cu ap.Pentru umplere se folosete condensul sau ap moale fr impuriti.97 Umplerea se poate face:- prin capul de alimentare cu ajutorul pompei de alimentare;- pringuradevizitaredintamburul superior cuajutorul unui furtunde cauciuc.nainte de a ncepe umplerea caldarinei cu ap se vor deschide:- unul din capetele de alimentare;- valvula de aer;- valvula i robinetul manometrului;- valvula pentru presostat;- valvula de ap i de abur de la regulatorul de nivel;- robineii de ap i de abur ai sticlelor de nivel.Toatecelelaltevalvulesevornchide, verificndu-senspecial nchiderea valvulei de extracie de fund.Caldarina se umple cu ap pn la nivelul la care pompa de alimentare se decupleaz automat. n timpul funcionrii nivelul apei se va ridica datorit dilatrii i va fi necesar s seelimine periodic apa prin valvula de extracie de fund, astfel nct nivelul apei s se menin la nivelul mediu de lucru.n timpul umplerii se controleaz dac nu apar scurgeri de ap i n cazul c apar, alimentarea cu ap a caldarinei se oprete i se fac remedierile necesare.f) Uscarea zidriei focarului Zidria nou sau reparat a focarului trebuie s fie uscat la foc mic timp de aproximativ 48 de ore. Se recomand sa se fac focul cu lemne, intensitatea focului fiind astfel reglat nct prin valvula de aer s ias un nor slab de abur. 1.7.2 Pornirea caldarineia) Aprinderea focului Arztorul se va pune n funciune respectndu-se ntocmai instruciunile de exploatare ale acestuia, elaborate de firma care livreaz arztorul.Este interzis aprinderea focului de la zidria nroit.Ridicarea presiunii pn la presiunea de lucru se face n trei faze:- n prima faz, apa din caldarin se aduce la fierbere n timp de una dou ore. n aceast faz se nchide valvula de aer cnd prin ea ncepe s ias un nor dens de abur.- n a doua faz, se ridic presiunea aburului la 3 [bar] n timp 30 60 de minute. La presiunea de 1,5[bar] se purjeaz sticlele de nivel i se verific manometrul. Cndpresiuneaatingevaloareade3[bar] severificetaneitatea 98gurilor de vizitare, a ferestrelor pentru curire i a mbinrilor cu flane. Dac este necesar, se vor mai strnge uruburile mbinrilor. La strngerea uruburilor nu se permite folosirea prelungitoarelor de chei.- n faza a treia, care dureaz 10 15 minute,se mrete presiunea aburului de la 3 [bar] la presiunea de regim. Cnd presiunea atinge valoarea de 4 [bar] se deschide manual valvula de siguran i, dac funcionarea ei este nesatisfctoare, se stinge arztorul i se remediaz.Se recomand s se fac i o pornire de prob a pompei de alimentare pentru a depista i remedia eventualele defeciuni.nainte de conectarea caldarinei la tubulatura de abur se mai verific odat etaneitatea armturilor, mbinrile conductelor, gura de vizitare i ferestrele pentru curire. Toate defeciunile constatate se vor remedia.Apoi se va purja regulatorul de nivel i se va verifica funcionarea lui conform instruciunilor de deservire.b) Cuplarea caldarinei la tubulatura de aburPentruacupla caldarina la tubulatura principalde aburse deschide ncet valvula principal de abur. nainte de a deschide valvula de abur se va elimina apa din tubulatura de abur.Dup cuplarea caldarinei la conducta de abur se verific din nou funcionarea instalaiei de reglare a alimentrii caldarinei i a pompei de alimentare.1.8 ntreinerea caldarinei n timpul funcionrii 1.8.1 Supravegherea nivelului apeintimpul funcionrii caldarinei sevaurmri permanent nivelul apei n caldarin, controlndu-se nivelul n sticla de nivel pentru supraveghere local sau n indicatorul de nivel la distan pentru comanda din PCC.Reglareaautomatanivelului apei ncaldarinnuscutetepersonalul de deservire de a supraveghea nentrerupt nivelul apei din caldarin.Sticlele de nivel se vor purja odat la 4 ore i ori de cte ori se constat c sunt nfundate.Purjarea sticlei se va face astfel:- se nchide robinetul de abur al sticlei de nivel;- se deschide pentru cteva secunde robinetul de purjare al sticlei. Apa va umple complet sticla de nivel, iar peste cteva secunde, din robinetul de purjare, va curge ap cu abur, artnd astfel c tubulatura de ap a sticlei de nivel nu este astupat;99- se nchide robinetul de purjare;- se deschide robinetul de abur (apa revine la nivelul de lucru);- se nchide robinetul de ap al sticlei;- se deschide pentru cteva secunde robinetul de purjare al sticlei. Nivelul apei coboar i dispare din sticl, iar prin robinetul de purjare trebuie s ias abur, dovad c conducta de abur nu este nfundat;- se nchide robinetul de purjare;- se deschide robinetul de ap (apa revine la nivelul de lucru).Cndsuflarea nud rezultate, se stinge focul ncaldarin i se reduce presiunea la zero. Se demonteaz dopurile i cu o srm se cur tuurile sticlei de nivel.1.8.2Scderea excesiv a nivelului apein cazul cnd apa din cazan scade sub nivelul minim, regulatorul de nivel comand pornirea pompei de alimentare.Dac se constat c, dei pompa de alimentare funcioneaz, nivelul apei n caldarin continu s scad i sub nivelul de alarm, se decupleaz manual injectorul (naintedeaintranfunciuneregulatorul denivel) sausecomand stingerea arztorului din PCC, se decupleaz caldarina de la tubulatura magistral de abur i se determin cauza scderii nivelului apei. 1.8.3Spargerea evii fierbtoareDac n timpul funcionrii caldarinei se sparge o eav fierbtoare i apa se scurge din caldarin, se oprete imediat arztorul i caldarina se decupleaz de la magistrala de abur.n timpul rcirii caldarinei se va menine nivelul normal al apei cu ajutorul sistemului automat de alimentare.Apa din caldarin va fi evacuat numai dup ce cptueala focarului s-a rcit astfel nct s nu mai existe pericolul supranclzirii n spaiul de ap abur.Se nlocuiete eava spart sau dac acest lucru nu este posibil se astup la ambele capete cu dopuri speciale din oel. Dup astuparea evii, caldarina se umple din nou cu ap i se pune n funciune. 1.8.4 Purjarea de suprafa a caldarinei 100Purjarea de suprafa a caldarinei se face cel puin o dat la 24 de ore i ori de cte ori se constat n caldarin urme de produse petroliere. Purjarea de suprafa se face dup stingerea nivelului maxim i oprirea pompei de alimentare.Se deschide ncet valvula de purjare i se las deschis pn ce nivelul apei ajungelanivelul plniei depurjare(cndnivelul apei nsticladenivel numai coboar rapid). Dup terminarea purjrii, valvula se nchide. 1.8.5 nchiderea caldarineiSe decupleaz arztorul.Se face o purjare minuioas a caldarinei i a regulatorului de nivel fr a ntrerupe alimentarea caldarinei.Se purjeaz sticla de nivel i se verific nivelul apei n caldarin.Se nchide valvula principal de abur.Rcirea caldarinei trebuie s se fac natural. Nu se admite accelerarea rcirii prin metode artificiale.n tot timpul rcirii, nivelul apei trebuie s fie vizibil n sticla de nivel.1.9. Curirea caldarinei1.9.1 Verificarea strii caldarineiDup rcirea cptuelii focarului, se poate scurge apa din caldarin. nainte de a se deschide valvula de purjare inferioar se deschide valvula de aer.Restul deaprmasncaldarinsescoateprinferestreledecuriredin partea de jos a tamburului inferior.Dup evacuarea apei ncepe revizia i curirea caldarinei n partea de ap i de abur.1.9.2 Curirea interioarDurata funcionrii caldarinei ntre dou revizii se recomand s nu depeasc 800 1000 de ore. Durata real de funcionare depinde de condiiile de lucrualecaldarinei(decalitateaapeidealimentarei detratamentul einafara caldarinei).Dac se constat prezena urmelor de produse petroliere n caldarin, se face o nou curire, indiferent de data la care a avut loc curirea precedent.Dac la deschiderea gurii de vizitare i a ferestrelor pentrucurire se constat prezena nmolului pe perei, se va trece imediat la curirea acestuia cu jet de ap i cu perii de srm.101Dac pereii sunt acoperii cu piatr tare, aceasta se va ndeprta prin lovire, avndgrijsnu sedeteriorezepereii. Existenacrustei solide pe perei, indic faptul c apa de alimentare nu este pregtit n mod corespunztor. Dac n crust sedescoperurmedeprodusepetroliere, sevacercetacuateniestareatuturor amenajrilor de la care acestea ar putea ptrunde n apa de alimentare.Sevaacordaomareateniendeprtrii uleiului dinapadealimentare, deoarece depunerea lui pe pereii focarului reduce radiaia. Astfel se pot supranclzi pereii focarului, ducnd la deteriorri ale caldarinei. Cnd stratul de crust de pe perei este gros, pentru a uura ndeprtarea lui se va spla caldarina cu soluie alcalin.1.9.3 Splarea caldarinei cu soluie alcalinSe aplic n dou situaii:1. naintea punerii n funciune a caldarinei noi, pentru nlturarea stratului de unsoare de conservare i a oxizilor de pe suprafaa interioar a caldarinei;2. n vederea curirii pereilor de piatr.1. Splarea caldarinei noi cu soluie alcalin: a) ncazul ncarecaldarinaafost conservatcuunsoareconsistent, se ndeprteaz manual stratul de unsoare;b) se dizolv n ap fierbinte sod caustic i trifosfat de sodiu n proporie de 7,5 [kg] din fiecare substan pentru fiecare metru cub de ap introdus n caldarin;c) se umple caldarina cu apa astfel pregtit pn la nivelul de lucru;d) se face un foc slab cu lemne i se ridic presiunea la 3 [bar], meninndu-se astfel timp de 48 de ore. Dup 24 de ore se face purjarea inferioar, se repet apoi la fiecare 4 ore. Dup fiecare purjare se completeaz apa pn la nivelul de lucru;e) dup trecerea celor 48 de ore, se stinge focul i se coboar nivelul apei n caldarin pn la jumtatea sticlei de nivel;f) cndpresiuneadincaldarinaajunslazeroinumaiexistpericolul supranclzirii de la zidria focarului, se stinge focul i se evacueaz apa cald i curat;g) se verificpereii exteriori ai caldarinei nvedereanlturrii tuturor urmelor de ulei i unsoare;h) dac se descoper pete de ulei sau unsoare, se repet splarea caldarinei cu soluie alcalin;i) dupsplareserecomandcagarnituriledelasticladenivel sfie nlocuite.1022. Splarea caldarinei n vederea ndeprtrii crustei tari:a) se umple caldarina cu ap fierbinte i se adaug sod caustic n proporie de 6 [kg] la 1 [m3 ]de ap;b) se aprinde un foc slabcu lemne i se fierbe apa n caldarin timp de 24 de ore, fr a se ridica presiunea;c) dup 24 de ore focul se stinge; se las caldarina s se rceasc, apoi se evacueaz apa din caldarin;d) se trece imediat la ndeprtarea crustei de pe perei cu mijloace mecanice. Orice ntrziere duce la ntrirea crustei n contact cu aerul.1.9.4 Curarea evilor fierbtoareSe scot panourile izolante i coul de fum, apoi se trece la curarea evilor fierbtoare.Funingineasendeprteazcuajutorul periilordesrm, aracletelori a tijelor plate din oel. Tijele se introduc ntre evi i se mic orizontal i vertical. n acest mod funinginea este curat de pe eav din ase pri.Se cur apoi de funingine colectorul de fum i panourile izolante cu perii de srm.Dac se constat deteriorri n aceast zon, se fac remedierile necesare apoi semonteazlalocpanourileizolantei colectoruldefum, conformplanuluide montaj al caldarinei. 1.9.5 Curirea interioar a focaruluin cadrul operaiei de verificare i curire interioar a focarului se execut i verificarea izolaiei tunelului injector.Dac se constat uzura cptuelii refractare aceasta trebuie reparat. Pentru aceasta se vor demola poriunile degradate sau fr stabilitate, pn ce se va ajunge la cptueala neuzat,urmrindu-se realizareaunuispaiucuo formtronconic mai deschislaparteareceacptuelii nvedereaunei ncastrri mai bunea betonului cu care se efectueaz reparaia, refcndu-se i ancorajele anterioare. n cazul ncaretunelul injectorestecptuit cubetonrefractar, zonadecontact a cptuelii existente ce se repar trebuie bine saturat cu ap sau impermeabilizat nainte de efectuarea reparaiei.Betonul refractar, cu urmtoarea compoziie, n procente de greutate: 20 % ciment refractar, 80 % agregate refractare, 10 11 litri ap la 100 [kg] beton, se 103facemai moalepentruaptrundentoategolurile. Betonul setoarncontinuu, urmrindu-seumplereacorectaspaiilor deturnare. Nusentrerupeturnarea betonului. Finisarea suprafeei betonului se face cu marginea unei table subiri sau cu un ndreptar de lemn.Pentruasigurareacondiiilor optimedentrireabetonului sevaacoperi suprafaaliberminim48deorecusaci umezi saufolii depolietilen. Apoi cptueala se usuc la aer 12 24 de ore; n continuare se poate ncepe nclzirea.Ridicarea temperaturii se face treptat pentru a permite cldurii s ptrund n interiorul cptuelii, deoarece ridicarea brusc a temperaturii poate provoca fie o explozie, fie fisurarea ntregii cptueli.nclzirea pn la temperatura de regim se face progresiv n timp de 48 100 deore, nfunciedemrimeareparaiei, timpul crescndcucretereamasei de uscat.Modul de reparare a cptuelii refractare descris mai sus se refer la caldarinele echipate cu arztor cu cup rotativ.1.10 Conservarea caldarinei1.10.1 Conservarea umedSefolosetencazul cndduratadestaionarenuestemai maredetrei sptmni. Caldarina se va cura complet, apoi se va umple cu ap (nu mai trziu de 24 de ore de la ncetarea funcionrii). n ap se adaug sod caustic astfel nct s se creeze o alcalinitate a apei de cel puin 350 [mg / l].Apa din caldarin se va nclzi pn la fierbere cu un foc slab de lemne. Se deschide valvula de aer. Cnd apa ncepe s fiarb se stinge focul, se adug ap pn se umple caldarina i se nchid toate valvulele.Conservarea umed nu se admite cnd exist pericolul de nghe.1.10.2 Conservarea uscatSe aplic atunci cnd durata de staionare este mai mare de dou sptmni i atunci cnd nu se poate aplica conservarea umed.n vederea conservrii se evacueaz complet apa din caldarin i se cur foarte bine caldarina la interior i la exterior, apoi se las s se usuce i se nchid etan toate valvulele i gurile de acces n caldarin.ntamburul superior, ncel inferiori nfocarseamplaseaztvi cuvar nestins (dou kilograme var pentru fiecare m3 volum de caldarin).Cel puin o dat pe lun se va verifica starea caldarinei i se va nlocui varul.nainte de a intra n caldarin, aceasta se va aerisi bine.1041.11 Apa de alimentare i tratarea ein apa natural se gsesc sruri libere sau acizi, gaze i alte materii solubile sau insolubile.Datorit prezenei acestor impuriti pe pereii interiori ai caldarinei se formeaz crust, noroi i se degaj gaze, a cror cantitate depinde de concentraia diferiilor componeni ca: cloruri, sulfai, nitrai i silicai.Duritatea depinde de cantitatea de sruri dizolvat n ap. Duritatea total a apei naturale const nu numai din duritatea carbonic ci i din cea necarbonic.Bicarbonatul de calciu Ca(HCO3)2i de magneziu Mg(HCO3)2, produc duritatea carbonic; aceste sruri precipit parial n caldarin sub form de noroi.Sulfaii CaSO4, clorurileCaCl2i MgCl2nitraii Ca(NO3)2i Mg(NO3)2i silicaii CaSiO3i MgSiO3nu precipit uor n caldarin, n comparaie cu carbonaii. Precipitnd, acestea formeaz depozite pe suprafaa interioar a caldarinei. Crusta format din carbonai i hidroxizi nu este att de periculoas ca cea format din silicai, sulfai i materii organice.Formarea acestei cruste duce la deformaii i arderi ale caldarinei i chiar la explozia diferitelor pri ale caldarinei. De aceea apa de alimentare va trebui tratat corect.Trebuieacordatateniegazelor i acizilor liberi saudizolvai careauo aciunecorosivasupraoelului i altor metale. Prezenaoxigenului intensific coroziunea.Apa de alimentare trebuie s aib urmtoarele proprieti:a) coninutul de oxigen din apa de alimentare va fi ct mai mic posibil, fr a depi 0,5 [mg / l] pentru a preveni coroziunea. Dezaerarea la nclzire este efectiv. Solubilitatea oxigenului n ap la temperatura de 1000C este minim.b) Apadealimentaretrebuiesfiesuficient dealcalinpentruapreveni coroziuneadatoritageniloragresivi. Substanelechimicerecomandate pentrutratareaapei dealimentaresunt: sodacaustici trifosfatul de sodiu. Cantitatea de substane chimice necesare se exprim prin indicele de sodiu calculat cu formula:] l / mg [ NaOH5 , 4CO Na3 2

,_

+i trebuie s fie cuprins ntre 400 i 2000. Cnd pentru alimentarea caldarinei se folosete condensatul din ba sau apa distilat, indicele de sodiu va fi de 200 1000 [mg / l].105c) Apa de alimentare trebuie s nu produc crust. De aceea este necesar folosirea condensatului din ba sau a apei distilate pentru alimentarea cu ap a caldarinei; cnd acest lucru nu este posibil, se va folosi ap natural tratat corespunztor.d) Apa de alimentare va conine o cantitate minim de suspensii, care nu va fi mai mare de 5 [mg / l].e) Densitatea apei din caldarin trebuie s se menin suficient de sczut pentru a proveni amorsarea.1.12 Apa de alimentare i apa de caldarinPentru alimentarea caldarinei se va folosi pe ct posibil condensatul din ba sauapadistilat. Alimentareasepoatefacei cuapproasptneevaporat. n acest caz tratarea apei se va face corect, calitatea acesteia va fi ct mai bun posibil, apa va fi limpede i fr materii n suspensie, duritatea va fi ct mai mic posibil.Alcalinitatea obinut prin tratarea apei cu sod caustic sau fosfat trisodic previne nu numai coroziunea ci i formarea crustei.Substanelechimicerecomandatepentrutratareaapei dealimentarevorfi dizolvate ntr-un vas separat conectat la conducta de intrare a apei de la pompa de alimentare.Soluia de trifosfat de sodiu se face cu ap cald, iar cea de sod caustic cu ap rece.Substanele chimice msurate sau cntrite se dizolv n proporie de 1 kg la 10 l de ap. Pentru a reduce coroziunea la minimum este necesar s se menin apa de alimentare ct mai fierbinte posibil i s se obin o alcalinitate de peste 9,3 pH prin adugarea substanelor chimice recomandate. Valoarea pH a apei de alimentare va fi verificat periodic. 106CAP. 2 BILANTUL CONSUMATORILOR DE ABURPentru necesitile gospodreti i pentru aparatele schimbtoare de cldur, n mod obinuit se folosete abur saturat de joas presiune (2...7 bar) i temperatura de 110...150C.Necesarul produciei de abur pentru diferite regimuri ale navei se determin prinnsumareatuturor consumatorilor delabord. Pentruaveastasentocmete tabelul consumatorilor de abur, n care se indic pentru fiecare consumator n parte necesarul de abur, coeficientul de ncrcare i gradul de simultaneitate.Debitul de calcul trebuie s fie cu 15...20% mai mare dect debitul teoretic maxim, deoarece trebuie compensat scderea debitului de abur n exploatare.2.1 Cantitatea de abur necesar pentru nclzirea motorului principalNavaestedotatcuunmotorprincipaldetipMANB&WL42MCcuo putere efectiv Pe = 3400 [kW].Fluxul disponibil al motorului principal este:[ ] kW3600Q P cQi e edMP ,unde:ce = 0,177 [kg/kW h] consumul specific efectiv al motorului;Pe Puterea efectiv a motorului;Qi = 42758 [kJ/kg] puterea calorific inferioar a combustibilului folosit.Debitul de ap tehnic al prenclzitorului, dac este instalat prin by-passare, vafi njurde10%dindebitul pompei principaledeaptehnic. Cdereade presiune n prenclzitor va fi de aproximativ 0,2[ bar]. Spreexemplu, unprenclzitordeaptehnic, cucapacitateadenclzire egal cu 1 % din puterea efectiv a motorului, poate nclzi motorul la 30 n 27 de ore.n modnormal, nainte de a face primii pai de pornire ai motorului, temperaturaminimamotorului trebuiesfiede60C, iarmotorul poateporni ncet fr alte restricii. n cazuri excepionale se permite i o temperatur minim de 20C. n cazul acestor circumstane motorul poate porni ncet pn la 90 % rpm, fr restricii. Pentru a funciona ntre 90 % rpm i 100 % MCR, trebuie asigurat o temperatur minim de 50C. Intervalul de timp pentru ridicarea temperaturii motorului de la 20C la 50C depinde de cantitatea de ap din sistem i de sarcina 107motorului. Se recomand ca n regiunea 90 % rpm i 100 % MCR sarcina s fie ridicat ncet peste 30 de minute.Voi alege un prenclzitor cu capacitatea de nclzire de 2 % din MCR care va ridica temperatura motorului la 55C n 30 de ore.[ ] kW 02 , 0 P Qe pr Qpr = 68 [kW]Daracest fluxenergeticesteegal cucel dat deaburul produsncldare necesar nclzirii apei.1]1

skgiQmi m Q5barprabur7bar abur prmabur = 0,032 [kg / s] ,unde :bar 7i = 2065,8 [kg/kJ]2.2 Cantitatea de abur necesar nclzirii combustibilului ntancurile de depozitNava RO-RO de 5000 tdw poate ambarca o cantitate de bunker de 450 [tone] combustibil.Considerm c trebuie s avem n permanen 20 % din cantitatea de bunker pregtit tot timpul, pentru consumurile de la bord: mcb.tk.dep=20 %bunker = 90 [t].Timpul denclzireal acestei masedecombustibil vafi de =3ore. Rezult c va fi necesar un debit masic de:1]1

skg3600mD. dep . tk . cb. dep . tk . cbmDm.cb.tk.dep. = 6,3 [kg / s]Fluxul energetic necesar nclzirii combustibilului va fi:( ) [ ] kW t t c m Qdep . cb cb . dep . tk . cb . dep . tk . cb Qcb.tk.dep. = 377,95 [kW] ,unde:108ccb = 2 [kJ/Kg grd] cldura specific a combustibilului;tcb. = 40C temperatura la care trebuie nclzit combustibilul n tancul dedepozit;tdep. = 10C temperatura combustibilului n tancul de depozit.Debitul masic de abur necesar pentru nclzirea combustibilului n tancul de depozit este:1]1

skgiQmi mQQQbar 7 serp. dep . tc . cbaburbar 7 abur. dep . tc . cbabur. dep . tc . cbserpserp = 0,78; mabur = 0,234 [kg / s]2.3 Cantitatea de abur necesar pentru nclzirea combustibiluluin tancul de decantareFluxul energetic pentru a nclzi combustibilul n tancul de decantare:( ) [ ] kW t t c m Qdec sep cb . dep . tk . cb . dep . tk . cb Consumul orar al motorului principal este:ChMP = ce Pe [kg/h]ChMP = 601,8[kg/h]Nava este echipat cu dou diesel generatoare de cte 500 [kW] fiecare. Consumul efectiv specific al unui astfel de motor auxiliar este:ceDG = 0,24 [kg/kWh] Ch3DG = 2 ceDG PeDG [kg/h]Ch2DG = 192 [kg/h] ,unde: Ch3DG consumul orar al celor trei DG-uri.Cldarea cu arztor presupunem c are un consum de Carz = 135 [kg/h]Consumul orar al tuturor agregatelor de pe nav este:Chtot = ChMP + Ch3DG + Charz [kg/h] Chtot = 928,8 [kg/h] 109Debitul masic de combustibil ce trebuie nclzit n tancul de decantare va fi de 2,5 ori mai mare dect consumul orar total de combustibil al agregatelor de pe nav:mcb.tk.dec. = 2,5 Chtot [kg/h]mcb.tk.dec. =2322 [kg / h] =0,645 [kg / s] ,unde:- temperatura combustibilului n tancul de decantare tdec = 30 C - temperatura care trebuie realizat nainte de a intra combustibilul n cele dou prenclzitoare ale separatoarelor de combustibil tsep = 70 C.Qcb.tk.dec. = 51,61 [kW]Debitul masic de abur necesar pentru nclzirea combustibilului n tancul de decantare este:1]1

skgiQmbar 7 serp. dep . tc . cb. dec . tk . aburmabur.tk.dec. = 0,032 [kg / s]2.4 Cantitatea de abur necesar pentru nclzirea combustibilului n prenclzitoarele dinaintea celor dou separatoareFluxul energetic necesar pentru prenclzirea combustibilului nainte de separatoare:( ) [ ] kW t t c m Qsep pr cb . sep . cb . sep . cb Qcb.sep. = 36,11 [kW]Debitul masic de combustibil ce trebuie nclzit n prenclzitoarele dinaintea celor dou separatoare:mcb.sep. = 2 Chtot [kg/h]mcb.sep. = 1858[kg/h] ,unde:- tpr = 95 C - temperatura la care trebuie prenclzit combustibilul naintede a intra n separator-tsep = 60 C- temperatura combustibilului nainte de prenclzitoare.110Debitul masic de abur necesar prenclzirii combustibilului nainte de intra n separatoare este:1]1

hkgiQ2 mbar 5 serp. sep . pr . cb. sep . pr . aburmabur.pr.sep. = 0,04 [kg / s]2.5 Cantitatea de abur necesar pentru nclzirea combustibilului n tancul de serviciuFluxul energetic necesar nclzirii combustibilului n tancul de serviciu este:( ) [ ] kW t t c m Qsep . serv . tk cb . serv . tk . cb . serv . tk . cb Qcb.tk.serv. = 15,48 [kW]Debitul masic de combustibil ce trebuie vehiculat prin tancul de serviciu:mcb.tk.serv. = 1,5 Chtot [kg/h]mcb.tk.serv. = 1393 [kg/h]Debitul masicdeaburnecesarpentruanclzi combustibilul ntancul de serviciu:1]1

skgiQmbar 5 serp. serv . tk . cb. serv . tk . aburmabur.tk. serv. = 0,009 [kg / s]2.6 Cantitatea de abur necesar pentru nclzirea combustibilului ntancul de amestecVolumul tancului de amestec este v = 2 [m3]mcb= v [kg] = 1930 [kg]. 111Debitul masic de combustibil ce trebuie vehiculat n tancul de amestec:1]1

skg3600mm. cb. am . tk . cbmcb.tk.am. = 0,536 [kg / s]( ) [ ] kW t t c m Q. am . tk . inj cb . am . tk . cb . am . tk . cb Qcb.tk.am. = 26,805 [kW] ,unde :-tinj = 120 C temperatura de injectare a combustibilului- ttk.am. = 95 C temperatura din tancul de amestec.Debitul masic de abur necesar nclzirii combustibilului nainte de a fi injectat:1]1

hkgiQmbar 5 serp. am . tk . cb. am . tk . cbmcb.tk.am. = 0,016 [kg / s]2.7 Cantitatea de abur necesar nclzirii uleiului de ungere al motorului principal nainte de a intra n separatorConsumul specific efectiv de ulei al motorului principal:ce = (2,57) 10-4 [kg/kWh]ce = 5 10-4 [kg/kWh]Consumul orar de ulei al motorului principal:Chulei = ce Pe [kg/h]Chulei = 1,07 [kg/h]Fluxul energetic necesar nclzirii uleiului nainte de a intra n separatoare:( ) [ ] kW t t c m Qdep sep ulei . ulei . sep . inc . ulei 112Qulei.inc.sep. = 0,138 [kW]Debitul masic de ulei ce trebuie vehiculat n separatoare:mulei. = 2 Chulei [kg/s]mulei. = 2,14 [kg/s] unde: - culei = 2,1[kJ/kg grd] cldura specific a uleiului de ungere-tsep = 90 C- temperatura la care se efectueaz separarea uleiului-tdep = 20 C- temperatura la care este depozitat uleiul.Debitul masicdeabur necesar pentruanclzi uleiul nprenclzitoarele separatorului:1]1

hkgiQmbar 5 serp. sep . inc . ulei. ulei . aburmabur.ulei. = 0,31 [kg / s]2.8 Cantitatea de abur necesar nclzirii aerului n instalaia de nclzire a ncperilorFluxul energetic necesar nclzirii ncperilor navei este:( ) [ ] kW t t c m Q. amb . m inc aer aer . inc . aer Qaer.inc. = 120,22 [kW] ,unde:- caer = 1[kJ/kg grd] cldura specific a aerului- aer = 1,293 [kg / m3] la 0 C si 760 [mm Hg]-tnc = 24 C- temperatura de nclzire a cabinelor-tm.am. = 20 C- temperatura mediului ambiant.Debitul masic de aer vehiculat pentru nclzirea cabinelor este dat de debitul volumic al ventilatorului, care este:Vaer = 40000 [m3/h]maer = aer Vaer [kg/s]maer = 13,15 [kg/s]113Debitul masicdeabur necesar pentruanclzi aerul ninstalaiadeaer condiionat:1]1

skgiQmbar 7 serp. inc . aeraer . inc . aburmabur.inc.aer. = 0,073 [kg / s] Conform bilantului termic al navei prototip , cantitatea de abur necesara altor consumatori este: -boiler apa sanitara 0,0161 [kg/s] -generator apa tehnica ... 0,097[kg/s] -incalzire valvula Kingstone.. 0,083[kg/s]2.9 Determinarea debitului cldrii i a puterii acesteiaDebitul total al cldrii cu arztor de tip acvatubular este dat de:[ ] h kg m m81 ii CA mCA = 2534 [kg/h]Fluxul disponibil al cldrii (presupunem c Ch = 135 [kg/h] ) este:[ ] kW3600i Q CQhdCA QdCA =1063 [kW]Puterea cldrii:[ ] kW Q QCA dCA CA QCA =951,38[kW]Altfel, puterea cldrii este dat de relaia:114[ ] kW i m Qaburtot CArzn QCArzn = 1435 [kW]iar consumul de combustibil se va determina astfel:[ ] h kgQQ 3600C3600Q CQi CACArznhi hCArznCA Ch = 135 [kg / h]Deci valoarea adoptat la punctul 2.3. este corect. CAP 3 CALCULUL TERMIC AL GENERATORULUIDE ABUR3.1 Caracteristicile de calcul ale combustibilor lichiziCombustibili lichizi utilizai n diverse domenii sunt combustibili artificiali i sunt formai din amestecuri complexe de hidrocarburi lichide i compui ai acestora 115cuoxigenul, sulful i azotul, care se obinprindistilarea fracionat sauprin dizolvarea din iei (combustibil lichid natural), din isturi sau din nisipuri bituminoase.a) Combustibilul utilizat este pcura cu coninut ridicat de sulf, avnd urmtoarea analiz chimic elementar: C = 85,1% O = 0,5% S = 2,5% Wt = 0,05% H = 11,4% N = 0,4% A = 0,05% 85,1% + 11,4% + 0,5% + 0,4% + 2,5% + 0,05% + 0,05% = 100%b) Puterea caloric: reprezint cantitatea de cldur degajat prinarderea complet a unui kilogramde combustibil, astfel nct temperatura reactanilor nainte de ardere i a produselor rezultate dup ardere s fie de 25oC. Simbolurile pentru puterea caloric sunt (STAS 398-69):- Qs puterea caloric superioar [MJ/Kg];- Qi puterea caloric inferioar, la care se adaug indicele superior al masei combustibilului pentru care se determin aceast mrime.Pe baza datelor analizei combustibilului se poate determina puterea caloric inferioar a acestuia, conform relaiei:[ ] Kg / kJ 26 , 42758 Q10005 , 09005 , 0 925091005 , 2104501005 , 01004 , 111212001001 , 8533800 Q100W900O 92509100S10450100O100H121200100C33800 Qiii

,_

+ + ,_

+

,_

+ + ,_

+ Se poate determina puterea caloric superioar a combustibilului cu ajutorul relaiei:Qs = - 4,8954 + 1,18036 QiQs = 45574,739 [kJ/Kg]3.2. Calculul unitilor de aer i gaze de ardereLaproiectareacazanelor, cantitateadeaer necesararderii i degazecare rezultdinarderesedeterminpentruunitateadecombustibil careardeefectiv (1 Kg combustibil), considernd arderea perfect. Rezultatele obinute se pot aplica cu o precizie satisfctoare la proiectarea unui cazan i n cazul arderii imperfecte a combustibilului (din punct de vedere chimic), n limitele ce rezult n mod normal laardere. Luareanconsiderareafaptului clafolosireacombustibililorlichizi arderea poate s fie complet din punct de vedere mecanic nu se ndeprteaz de realitate.116Pentrusimplificareacalculelor, laproiectareaunui cazanaerul i gazelede ardere se determin n volume la starea normal.Calculul se face n ipoteza n care se consider c oxigenul are, n aerul uscat, o participaie volumic de 20,95% i o participaie masic de 23,21%.Aerul dinatmosfer este aer umed. Umiditatea aerului este indicat prin coninutul de umezeal x, dat n [g/Kg] aer uscat. Avnd n vedere c aerul care alimenteaz generatorul de abur provine dintr-o instalaie de uscat aerul, umiditatea acestuia poate fi luat cu valoarea medie:Kgg10 x

3.2.1. Arderea combustibilului lichidCalculul se efectueaz pe baza analizei elementare a combustibilului.3.2.1.1. Calculul aerului necesar arderiiCantitatea teoretic de aer uscat necesar arderii combustibilului se determin cu formulele:[ ] Kg / m 66259 , 10 V5 , 0 0334 , 0 5 , 2 0333 , 0 4 , 11 2651 , 0 1 , 85 089 , 0 VO 0334 , 0 S 0333 , 0 H 2651 , 0 C 089 , 0 VN3 0a0a0a + + + + La stabilirea temperaturii gazelor de evacuare, pentru prevenirea condensului vaporilor de acid sulfuric, am ales:tev = 155oCCoeficientul de exces de aer la sfritul focarului corespunztor compoziiei gazelor de ardere care prsesc focarul, se admite n funcie de tipul focarului i al combustibilului. Am ales:f = 1,03ncrcarea termic a focarului va fi funcie de tipul focarului i felul combustibilului: qf = 320 [kW/m3]117Cantitatea efectiv de aer de ardere, innd seama de coninutul su de umezeal i de excesul de aer, este:( ) ( ) 6625 , 10 03 , 1 10 00161 , 0 1 V x 00161 , 0 1 V0a f a + + Va = 11,159285 [m3N/Kg]Temperatura mediului ambiant am ales-o:to = 17oC3.2.1.2. Calculul gazelor de ardereCantitatea teoretic de azot din gazele de ardere este:[ ] Kg / m 42664 , 8 V1004 , 08 , 0 6625 , 10 79 , 0100N8 , 0 V 79 , 0 VN3 02N0a02N + + Volumul de bioxid de carbon:[ ] Kg / m 577754 , 1 V1 , 85 854 , 11001C 854 , 11001VN32CO2CO Volumul de bioxid de sulf:[ ] Kg / m 017075 , 0 V5 , 2 683 , 01001S 683 , 01001VN32SO2SO Cantitatea total de gaze de ardere triatomice:[ ] Kg / m 594829 , 1 V017075 , 0 61175 , 1 V V VN32RO2SO2CO2RO+ + Cantitatea teoretic de gaze de ardere uscate va fi:[ ] Kg / m 02147 , 10 V594829 , 1 42664 , 8 V V V VN3 0gu2SO2CO02N0gu+ + + Cantitatea teoretic a vaporilor de ap din gazele de ardere este:[ ] Kg / m 18432 , 0 V66259 , 10 10 00161 , 0 100 / 05 , 0 0124 , 0 100 / 4 , 11 111 , 0 VV x 00161 , 0 100 / W 0124 , 0 100 / H 111 , 0 VN3 0O2H0O2H0a t0O2H + + + + 118Cantitatea teoretic de gaze de ardere:[ ] Kg / m 205780 , 10 V299967 , 0 02147 , 10 V V VN3 0g0O2H0gu0g+ + Cantitile efective sunt urmtoarele:( ) ( )[ ] Kg / m 34133 , 10 V66259 , 10 1 03 , 1 02147 , 10 V 1 V VN3gu0a f0gu gu + + Cantitatea de vapori de ap din gazele de ardere:( )( )[ ] Kg / m 18947 , 0 V66259 , 10 10 1 03 , 1 00161 , 0 18432 , 0 VV x 1 00161 , 0 V VN3O2HO2H0a f0O2H O2H + + Cantitatea total de gaze de ardere:[ ] Kg / m 5308 , 10 V18947 , 0 34133 , 10 V V VN3gO2H gu g+ + 3.2.1.3. Variaia coeficientului de exces de aer pe traseul gazelor de ardereCoeficientul de exces de aer f din focar este raportul dintre cantitatea de aer dearderecorespunzndcompoziiei gazelor dearderedelafinelefocarului i cantitatea teoretic de aer de ardere (cantitatea de aer necesar arderii perfecte, cu =1).Deoarece focarul i canalele de gaze de ardere sunt cu depresiune, iar cazanul este construit prin nzidire, coeficientul de exces de aer dintre focar i co crete continuu, datorit ptrunderii de aer fals pentru debitul nominal.n conformitate cu tabelul 12.6 [1], am ales urmtorii coeficieni de ptrundere a aerului fals:- economizor: ec = 0,02- prenclzitor: pa = 0,05- focar: foc = 0,05Ptrunderea de aer fals n poriunea de canal de gaze de ardere n care este montat canalul de gaze se consider ca provenind numai din scprile de aer din prenclzitor. Ca urmare, raportul dintre cantitatea de aer pentru ardere care iese din 119prenclzitor i cantitatea teoretic necesar arderii, adic coeficientul de exces de aer la ieirea aerului pentru ardere din prenclzitor, va fi:98 , 005 , 0 03 , 1' 'paf f' 'pa iar raportul dintrecantitateadeaer pentruarderecareintrnprenclzitor i cantitatea teoretic necesar arderii va fi:03 , 105 , 0 98 , 0'pa' 'pa' 'pa'pa + 3.2.1.4. Determinarea cantitilor de gaze de ardere i aer fals dup fiecare treapt a generatoruluiDeterminarea cantitilor de gaze i aer pentru focarExces de aer focar: f = 1,03Volume de gaze triatomice:[ ][ ][ ] Kg / m 594824 , 1 V01707 , 0 577754 , 1 V V VKg / m 017075 , 0 V01 , 0 5 , 2 683 , 0 01 , 0 S 683 , 0 VKg / m 577754 , 1 V01 , 0 1 , 85 854 , 1 01 , 0 C 854 , 1 VN32RO2SO2CO2RON32SO2SON32CO2CO+ + Volumul de azot:[ ] Kg / m 69016 , 9 V1004 , 0 8 , 066259 , 10 15 , 1 79 , 0100N 8 , 0V 79 , 0 VN32N0a pa2N+ + Volumul de aer n exces n focar:( ) ( )[ ] Kg m VV VNaexff a aexf/ 319877 , 01 03 , 1 66259 , 10 130 Volumul de gaze umede la ieirea din focar:0a f gumfV x 00161 , 0 W 0124 , 0 H 0112 , 0 V + + Vgumf = 0,0112 11,4 0,0124 0,05+0,00161 10 1,03 10,6625Vgumf = 0,305117 [m3N/Kg]120Volumul total de gaze la ieirea din focar:gum aexf02N2RO gtotV V V V V + + + Vgtot= 1,594824+8,679349+0,319877+0,305117Vgtot= 10,646471 [m3N/Kg]Determinarea cantitilor de gaze i aer pentru economizorExces de aer la ieirea din economizor:ec=sc+ ec=1,08+0,02ec=1,1 Volume de gaze triatomice:[ ][ ][ ] Kg / m 594829 , 1 V017075 , 0 577754 , 1 V V VKg / m 017075 , 0 V01 , 0 5 , 2 683 , 0 01 , 0 S 683 , 0 VKg / m 577754 , 1 V01 , 0 1 , 85 854 , 1 01 , 0 C 854 , 1 VN32RO2SO2CO2RON32SO2SON32CO2CO+ + Volumul de azot:[ ] Kg / m 26899 , 9 V1004 , 0 8 , 066259 , 10 1 , 1 79 , 0100N 8 , 0V 79 , 0 VN32N0a ec2N+ + Volumul de aer n exces n economizor:( ) ( )[ ] Kg / m 066259 , 1 V1 1 , 1 66259 , 10 1 V VN3aexecec0a aexec Volumul de gaze umede la ieirea din economizor:66259 , 10 02 , 0 10 00161 , 0 313701 , 0 V x 00161 , 0 V V0a ec gumsc gumec + + Vgumec = 0,317134 [m3N/Kg]Volumul total de gaze la ieirea din economizor:31713 , 0 066259 , 1 426646 , 8 594829 , 1 V V V V Vgumec aexec02N2RO gtotec+ + + + + + Vgtotec= 11,404869 [m3N/Kg]121Determinarea cantitilor de aer i gaze pentru prenclzitorul de aerExces de aer la ieirea din prenclzitorul de aer:pa=ec+ pa=1,1+0,05ec=1,15Volume de gaze triatomice:[ ][ ][ ] Kg / m 594829 , 1 V017075 , 0 577754 , 1 V V VKg / m 017075 , 0 V01 , 0 5 , 2 683 , 0 01 , 0 S 683 , 0 VKg / m 577754 , 1 V01 , 0 1 , 85 854 , 1 01 , 0 C 854 , 1 VN32RO2SO2CO2RON32SO2SON32CO2CO+ + Volumul de azot:[ ] Kg / m 69016 , 9 V1004 , 0 8 , 066259 , 10 15 , 1 79 , 0100N 8 , 0V 79 , 0 VN32N0a pa2N+ + Volumul de aer n exces n prenclzitorul de aer:( ) ( )[ ] Kg / m 599388 , 1 V1 15 , 1 66259 , 10 1 V VN3a exp apa0a a exp a Volumul de gaze umede la ieirea din prenclzitorul de aer:66259 , 10 02 , 0 10 00161 , 0 313701 , 0 V x 00161 , 0 V V0a pa gumpa gumpa + + Vgumpa = 0,325718 [m3N/Kg]Volumul total de gaze la ieirea din prenclzitorul de aer:32571 , 0 59938 , 1 426646 , 8 628869 , 1 V V V V Vgumpa a exp a02N2RO gtotpa+ + + + + + Vgtotpa= 11,946 [m3N/Kg]Determinarea entalpiei gazelor de ardere122Pentrucalculul termicalcazanelor, entalpiagazelordearderesedetermin pentru gazele care rezult din arderea unui kilogramde combustibil lichid, considernd arderea perfect. Entalpia gazelor de ardere se determin cu formula:( ) ( ) ( ) ( ) , t I 1 t I t , I0aum0gg +

unde:

( ) t I0geste entalpia gazelor de ardere rezultate din arderea teoretic (complet i fr exces de aer);

( ) t I0aum este entalpia excesului de aer.

( )0O2H O2H02N2N2RO2CO0gV i V i V i t I + + Pentru ev=1,15 i tev=155oC avem:Ig(ev, tev)= Ig(1,15; 155oC)Vomdetermina valorile entalpiilor gazelor de ardere la dou temperaturi apropiate temperaturii de 155oC i pentru acelai coeficient ev=1,15.Pentru temperatura de 100oC avem:( ) ( ) ( ) ( ) ( )aum0O2HoO2H2No2N2COo2COogi 1 15 , 1 V C 100 i V C 100 i V C 100 i C 100 ; 15 , 1 I + + + Ig(1,15;100oC)=1607,155 [kJ/Kg]Pentru temperatura de 200oC avem:( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )0aoaum evo0O2HoO2Ho2No2No2COo2COogV C 200 i 1 C 200V C 200 i C 200 V C 200 i C 200 V C 200 i C 200 ; 15 , 1 I + + + Ig(1,15;155oC)=3201,3905 [kJ/Kg]Interpolnd, vom obine:( ) ( ) ( ) ( ) [ ]( ) [ ] Kg / kJ 59 , 2467 C 155 ; 15 , 1 I100100 155C 100 ; 15 , 1 I C 200 ; 15 , 1 I C 100 ; 15 , 1 I C 155 ; 15 , 1 Io 0go 0go 0go 0gog

,_

+ Entalpiagazelor dearderelatemperaturadereferini lacoeficientul de exces de aer ev are valoarea:123( ) ( ) ( ) ( ) [ ]( ) [ ] Kg / kJ 7398 , 239 C 17 IV C 0 i C 100 i1000 17C 0 i C 17 Io 0aum0ao 0aumo 0aumo 0aumo 0aum + + 3.3 Randamentul termic i consumul de combustibilPentru determinarea randamentului termic i a consumului de combustibil se ia ca suprafa de referin a schimburilor de cldur la cazan, nvluitoarea cazanului. Ca temperatur de referin, de la care se evalueaz cantitile de cldur schimbate, poate fi luat orice temperatur to, dar, pentru simplificarea calculelor, este indicat ca temperatura de referin s fie temperatura pentru care se determin puterea caloric inferioar a combustibilului folosit, avnd n vedere c aceasta din urm este dependent de temperatur.3.3.1 Randamentul termicLa proiectarea unui cazan, randamentul termic se determin pe cale indirect, adic prin evaluarea pierderilor de cldur. Formula de calcul este:= 100-(qm+qch+qrf+qex+qev) [%], unde:- qm pierderea de cldur prin ardere incomplet din punct de vedere mecanic- qch pierderea de cldur prin ardere incomplet din punct de vedere chimic- qrf pierderea de cldur prin reziduurile arderii rmase n focar- qex pierderea de cldur prin pereii cazanului, ctre exterior- qev pierderea de cldur cu entalpia sensibil a gazelor de ardere evacuate din cazanPentru combustibili lichizi s-a admis:- pierdereadecldurprinardereincompletdinpunct devedere mecanic este nul qm=0%- pierdereadecldurprinardereincompletdinpunct devedere chimic are valori cuprinse ntre 0,5-1%; qch= 1 %- pierderea de cldur prin reziduurile arderii, rmase n focar i care sunt ndeprtate n exterior pentru combustibili lichizi, este nul: qrf=0%124- pierderea de cldur prin pereii cazanului ctre mediul exterior se stabilete - pierderea de cldur cu entalpia sensibil a gazelor de ardere evacuate din cazan funcie de debitul cazanului; conform figurii 12.4 [1] am stabilit: qex=1,8%este dat de formula:( ) ( ) [ ]00aum ev ev ev gimevt I t , IQq 100q qev=5,126%Deoarece pierderile sunt determinate, se poate calcula randamentul generatorului:= 100-(qm+qch+qrf+qex+qev)= 92,073% 3.3.2 Calculul consumului de combustibil 3.3.2.1 Formula de calcul a consumului de combustibil( ) ( ) [ ] { }00aum'pa0aum'pa c iut I t I i Q 01 , 0QB + + , unde:- ic excesul de entalpie specific a combustibilului peste temperatura mediului ambiant, la prenclzirea acestuia n exteriorul generatorului- icdiferenadintreentalpiileaerului dearderelaprenclzirea acestuian afara generatorului, de la o surs exterioar cazanului, la temperatura la care este adus la cazan i la temperatura de referin.Cldura utilQuse determin prinnsumarea cantitilor utiledecldur cedate de gazele de ardere schimbtoarelor de cldur ale cazanului, pentru nclzirea i vaporizarea apei. Valoarea cldurii utile este dat de expresia:Qu= Qec [kW]Qec reprezint cldura schimbat n economizor:( ) ( )1]1

+ + al's p n eci i36001000D D Q125- Dn= 2,5 [t/h] este debitul nominal de abur- Dp= 0,025 [t/h] este debitul de purja (Dp0,01Dn)-'sireprezint entalpia apei la saturaie pe curba de titlux=0i presiuneap=1,1 pn=7,7 [bar]; p=7 [bar]'si=711,7 [kJ/Kg]- ialeste entalpia apei de alimentare la presiunea pal=12 [bar] i temperatura tal=70oC: ial=292,97 [kJ/Kg]Cu valorile calculate anterior se determin cldura preluat de economizor:Qec=292,82 [kW]Cldura util va fi:Qu=QecQu=292,82 [kW]Calculul excesului de entalpie specific a combustibilului:0c c ci i i ,unde: ic(tc)=(1,7375 +0,0025 tc) tc ic(85oC)=(1,7375 +0,0025 85) 85 ic(85oC)=165,75 [kJ/Kg]( ) ( )0 0 00ct t 0025 , 0 7375 , 1 t i + 0ci(17oC)=(1,7375 +0,0025 17) 170ci(17oC)=30,26 [kJ/Kg] ic=165,75-30,26 ic=135,49 [kJ/Kg]( )'pa0aumt Iesteentalpiaaerului umedlaintrareanprenclzitorul deaer, la temperatura 'pat aleas conform tabelului 5.12 [6]:'pat=17oCi se calculeaz cu formula:( ) ( )0a'pa aum'pa0aumV t i t I , unde:126-( )'pa aumt iesteentalpiaspecificlapresiuneconstantaaerului umed latemperatura 'pat;-( )'pa0aumt Iesteentalpiaaerului umedlatemperaturamediului ambiant t0 specificat n ipoteza de calcul ca fiind t0=17oC, i are valoarea:( ) ( ) ( ) [ ] [ ] 66289 , 10 0 26 , 13210017V C 0 i C 100 i100C 0 tC 17 I0a0aum0aumo0 o 0aum ( ) C Ioaum170239,739 [kJ/Kg]Se poate determina acum consumul de combustibil, conform formulei:( ) ( ) [ ] { }00aum'pa0aum'pa c iut I t I i Q 01 , 0QB + + B=0,00741 [Kg/s] 3.3.2.2. Debitul efectiv de combustibil arsDebitul efectiv de combustibil ars se determin cu formula:Bef=B (1-0,01 qm)Qm=0%Bef=B=0,00741 [Kg/s]3.4 Calculul temperaturii teoretice de ardere n focarTemperatura teoretic din focar se determin n funcie de degajarea util de cldur n focar, considernd convenional ardere adiabatic. Cantitatea de cldur utildegajatnfocar estepreluatdegazeledearderecarevor aveaastfel o anumit entalpie.Din ecuaia de egalitate a cantitilor de cldur schimbate n focar, rezult:( ) ( ) ( ) ( )0 aum f' 'pa0aum f f cchi f t gt I t I i100q 100Q , t I + + + ,unde:- Ig(tt,f) esteentalpiagazelor dearderecorespunztoaretemperaturii teoretice127 din focar;- ( )' 'pa0aumt I este entalpia aerului umed introdus n focar, care provine de la ieirea din prenclzitorul de aer - ' 'pat este temperatura aerului la ieirea din prenclzitorul de aer i am ales-o ' 'pat=100oC( ) ( )0a' 'pa aum' 'pa0aumV t i t I iaum(100oC)=132,26 [kJ/m3N]0aumI(100oC)=132,26 10,662590aumI(100oC)=1410,2341 [kJ/m3N]Astfel se poate determina valoarea entalpiei Ig(tt,f):( ) ( ) ( ) ( )0 aum f' 'pa0aum f f cchi f t gt I t I i100q 100Q , t I + + + Ig(tt;1,03)=43860,03 [kJ/Kg]Vomcalculaentalpiilegazelor dearderecorespunztoaretemperaturilorde 2400oC i 2500oC:( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 2400 i 1 03 , 1 V C 2400 i V C 2400 i V C 2400 i 03 , 1 ; C 2400 I + + + Ig(2400oC;1,03)=43151,65 [kJ/Kg]( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 2500 i 1 03 , 1 V C 2500 i V C 2500 i V C 2500 i 03 , 1 ; C 2500 I + + + Ig(2500oC;1,03)=45100,12 [kJ/Kg]( ) ( ) [ ]( ) ( ) [ ]10003 , 1 ; C 2400 I 03 , 1 ; C 2500 I03 , 1 ; C 2400 I , t I2400 t0g0g0g f t g1 + t1=2436,36oCT1=2709,506 [K]3.5 Calculul temperaturii gazelor de ardere la ieirea din focarTemperatura gazelor de ardere la ieirea din focar tfcalculat din condiia de optim ntre suprafeele de radiaie i convecie ale generatorului, are valoarea de aproximativ 1250oC, temperatur admis pentru combustibili lichizi.128Ig(tf,f)=0,5 [Ig(1200oC,f)+ Ig(1300oC,f)]Vom calcula entalpiile gazelor corespunztoare temperaturii de 1200oC i 1300oC:( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 1200 i 1 03 , 1 V C 1200 i V C 1200 i V C 1200 i 03 , 1 ; C 1200 I + + + Ig(1200oC;1,03)=20084,44 [kJ/Kg]( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 1300 i 1 03 , 1 V C 1300 i V C 1300 i V C 1300 i 03 , 1 ; C 1300 I + + + Ig(1300oC;1,03)=21966,3 [kJ/Kg]Ig(1250oC;1,03)=21025,37 [kJ/Kg]3.6 Dimensionarea preliminar a focarului generatoruluiVolumul focarului este determinat de planele axelor evilor de ecran.La calculul schimbului de cldur volumul paravanelor aezate npartea superioarafocarului pentreagaseciuneaacestuianuseincludnvolumul focarului.Principalii indicatori utilizai n proiectarea focarelor sunt dai n continuare.ncrcarea termic a volumului focarului:( )ff t g effV, t I Bq Volumulfocarului, inndcontcamstabilit qf=260[kW/m3](conform[1] (pag. 405), se poate determina din relaia anterioar:( )ff t g effq, t I BV Vf=1,25 [m3]Dimensiunile focarului:- lungimea L=0,75,5 [m]; se alege Lf=1,4 [m]- limea l=0,54,5 [m]; se alege lf=1,0 [m]- nlimea h este dat de formula:f fffl LVhhf=0,896 [m]129Determinarea suprafeei pereilor focarului ale crui ecrane primesc debitul de cldur Bf Qr[kW], conducnd astfel la scderea temperaturii gazelor, de la valoareaei teoreticlaceadelaieireadinfocar (aleas), sefacecuajutorul ecuaiei de schimb de cldur ntre mediul cald din spaiul de ardere i suprafaa rece a ecranelor:32ft2t f fr ef11pf1TTM1T T M a 67 , 5Q B 10F

,_

Cldura transmis ecranelor prin radiaie Qr:Qr= [Ig(f,tt)- Ig(f,tf)] BefUnde: este uncoeficient careine seamade pierderile decldur prin pereii focarului:

,_

+

,_

,_

+

,_

408 , 3125749 , 135 78 , 01 9 , 0 4003 , 93408 , 3125749 , 135 78 , 01 9 , 01Qi B1 qQi B1 q1ucexucex =0,989Se poate determina cldura radiat n focar:Qr=166,564 [kW]af este un coeficient energetic de emisie al focarului:( ) [ ] +fl flflfa 1 aaaunde: afl este gradul de negreal al flcrii, determinat cu relaia: afl=m al+(1-m) anlunde: m coeficient de mediere m=0,6 pentru pcur al i anl gradul de negreal al flcrii luminoase, dac aceasta ar umple complet focarul, respectiv al flcrii neluminoase. s psrsKnle 1 a 130Kg este coeficient de atenuare a radiaiei datorit gazelor triatomice:( )fgO2HgT 00037 , 0 1 1s p 16 , 3r 16 8 , 7K

,_

+O Hr2 reprezint participaia volumic a apei:149799 , 0 rVVr0286 , 0 028555 , 0 rVVr2ROgtotfocar2RO2ROO2HgtotfocarO2HO2H pg reprezint presiunea parial a gazelor:( ) p r r p2RO O2H g + pg=0,017846 [MPa]s reprezint grosimea stratului radiant:f ffl LV6 , 3 s s=1,136 [m]Cu acestea, coeficientul de atenuare a radiaiei este:( ) 15 , 1523 00037 , 0 1 1264 , 24 01811 , 0 16 , 30286 , 0 16 8 , 7Kg

,_

+Kg=0,93Gradul de negreal al flcrii neluminoase:s psrsKnle 1 a =1-e-1,2840,1810,124,264anl=0, 131Gradul de negreal al flcrii luminoase:( )fKgrgK s ple 1 a+ Kf reprezint coeficientul de absorbie al moleculelor de funingine i se calculeaz cu relaia:131( ) ( )1]1

MPa m1553 , 4 KHC5 , 0 T 0016 , 0 2 3 , 0 Kff f fCu aceasta, gradul de negreal al flcrii luminoase devine:ae=1-e-0,124,264(1,2840,1811+4,2078)ae=0,482Gradul de negreal al flcrii:afl=0,306 reprezint coeficientul mediu de eficien termic:= x reprezintuncoeficient convenional demurdrire, ales =0,37, iar x reprezint un coeficient unghiular, ales x=0,99. Cu acestea, coeficientul mediu de eficien termic devine:=0,3663Se poate determina coeficientul energetic de emisie al focarului:af=0,310M reprezint un coeficient ce ine seama de poziia relativ a nucleului flcrii fa de nlimea focarului, coeficient care pentru pcur este dat de relaia:M=0,54-0,2 x ,unde:x caracterizeaz nlimea relativ a temperaturii maxime i are valori cuprinse n intervalul 0,250,30. Se alege o valoare x=0,3, M devenind:M=0,54-0,2 0,3M=0,48Avndtoate aceste date, se poate calcula suprafaa pereilor focarului:32ft2t f fr ef11pf1TTM1T T M a 67 , 5Q B 10F

,_

Fpf=8,544 [m2]3.7. Calculul termic al economizorului132Ptrunderile de aer n economizor sunt: ec=0,02Se poate determina entalpia gazelor la prsirea economizorului:( ) ( ) ( )( ) [ ] Kg / kJ 121 , 4122 t , IBQt I t , I t , Iec ec gefec00aum ec svc svc g ec ec g + Prininterpolareavaloriiobinutentretemperaturile200oCi 300oCseva determina temperatura gazelor la ieirea din economizor:( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 200 i 1 1 , 1 V C 200 i V C 200 i V C 200 i C 200 ; 1 , 1 I + + + Ig(1,1;200oC)=3178,493 [kJ/Kg]( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 300 i 1 1 , 1 V C 300 i V C 300 i V C 300 i C 300 ; 1 , 1 I + + + Ig(1,1;300oC)=4820,09 [kJ/Kg]( ) ( )( ) ( )100C 200 ; 1 , 1 I C 300 ; 1 , 1 IC 200 ; 1 , 1 I t , I200 t0g0g0g ec ec gec +

tec=257,482oC3.8. Calculul termic al prenclzitorului de aerAv d n vedere aportul de energie care l preia prenclzitorul de aer, aerul care se introduce n aceasta nu necesit o nclzire prealabil.C 17 t t00'pa Pentruamenine temperatura gazelor deevacuare lavaloareaprestabilit tev=155oC, am ales temperatura cu care iese aerul din prenclzitor la valoarea:C 100 t0 ' 'pa Cantitatea de cldur preluat de prenclzitorul de aer este:133( ) ( ) ( ) ( ) [ ][ ] kW 602 , 1172 Qt I t I 5 , 0 t I t I Qpa00aum' 'pa0aum pa'pa 00aum' 'pa' 'pa0aum pa+ + Se poate stabili entalpia gazelor de evacuare:( ) ( ) ( ) ( ) [ ]( ) [ ] Kg / kJ 82 , 2962 t , IBQt I t I 5 , 0 t , I t , Iev ev gefpa00aum' 'pa0aum pa ev ev g ev ev g + + Prin interpolare ntre temperaturile 100oCi 200oCse poate determina valoarea temperaturii gazelor de evacuare:( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 100 i 1 15 , 1 V C 100 i V C 100 i V C 100 i C 100 ; 15 , 1 I + + + Ig(1,15;100oC)=1675,918 [kJ/Kg]( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0a0aum O2H0O2H2N02N2CO02CO0gV C 200 i 1 15 , 1 V C 200 i V C 200 i V C 200 i C 200 ; 15 , 1 I + + + Ig(1,15;200oC)=3036,75 [kJ/Kg]( ) ( )( ) ( )100C 100 ; 15 , 1 I C 200 ; 15 , 1 IC 100 ; 15 , 1 I t , I100 t0g0g0g ev ev gev +

tev=174,56 oCCAP. 4 CALCULUL DE DIMENSIONARE AL GENERATORULUI4.1. Calculul de dimensionare al focaruluiLa dimensionareapreliminar a focarului s-au obinut urmtoarele caracteristici ale acestuia:a) lungime Lf=1,4 [m]b) limelf=1,0 [m]c) nlime hf=0,89 [m]134d) suprafa pereiFf=8,54 [m2]4.2. Calculul de dimensionare al economizorului Entalpia real a gazelor de ardere la ieirea din economizor:( )[ ] Kg / kJ 44 , 3558 IBQt I I Igecefec00aum ec gvf gec + Se poate determina temperatura gazelor la ieirea din economizor prin interpolare cu ajutorul entalpiilor calculate pentru coeficientul de exces de aer de 1,1 i temperaturile de 200oC i 300oC:( )( ) ( )C 39 , 224 t100C 200 ; 1 , 1 I C 300 ; 1 , 1 IC 200 ; 1 , 1 I I200 t0ec0g0g0g gecec+ Temperatura medie a gazelor n economizor:tgec=0,5 tec tgec=112,197oCTemperatura medie a apei n economizor:tapaec=0,5 ( tal+tsat)tapaec=140Economizoarele se realizeaz de obicei din evi de oel ndoite sub form de serpentine cu urmtoarele caracteristici:- diametru exterior (1838 mm)deec=0,018[m]- grosimegros=0,004[m]- pas relativ transversal (23) deecS1=0,036[m]-pas relativ longitudinal (1,72) deecS2=0,032[m]- distana pn la perete 1,4 deec eec=0,0252[m]- evi aezate n eicher; - sensul curgerii apei ascendent, pentru antrenarea bulelor de aer;- economizorul este montat pe canalul convectiv al generatorului;- serpentinele se aaz perpendicular pe frontul generatorului;- lime canal gaze lec=0,5 [m]Numrul de evi dispuse transversal:13516 ZSS lZec 1ec 1ec 1 ecec 1Debitul de gaze prin economizor:Dgec=Bef VgtotecDgec=0,084 [m3N/s]Se recomand ca viteza gazelor prin economizor s ia valori n intervalul 812 [m/s]. Am ales valoarea Wgec=10 [m/s].Seciunea de trecere a gazelor:[ ]2gecgecgecef g gecm 011 , 0 SW 15 , 27315 , 273 tB V S+ + Numrul deevi dispuselongitudinal seiantre818. Amales valoarea Z2ec=8.Pai relativi:66 , 1dS2dSec 2eecec 2ec 2ec 1eecec 1ec 1 Coeficientul de transfer de cldur prin convecie la curgerea transversal a gazelor:cec=n Cz Cf Cs ,

unde: - n=87 [W/m2K] i este funcie de: - viteza gazelor Wg=10 [m/s] - numrul de evi dispuse longitudinal Z2ec=8 - participaia volumic a apei 0268 , 0 r222 , 11 499 , 11305 , 0 2V VO H 2rO2Hgtec gtsvf2O2H++ - Cf=0,9 este funcie de:136 - temperatura medie a gazelor tgec=112,197oC - participaia volumic a apei 0268 , 02O Hr -Cz=1,0 i Cs=0,97 sunt funcie de: - pasul transversal 1=2 - pasul longitudinal 2=1,66 - temperatura peretelui cu depuneri tpd=taec+60 tpd=198,15oCCuacestevalori sepoatecalculacoeficientul detransfer decldurprin convecie la curgerea transversal a gazelor:cec=87 0.9 1,0 0,97cec=75,951 [W/m2K]Coeficientul de schimb de cldur prin radiaie:rec=nec Cgecunde :nec=48 [W/m2K] i Cgec=0,97 i sunt funcie de:- temperatura peretelui cu depuneri tpd=198,15oC- temperatura medie a gazelor tgec=112,197oC Cu acestea:rec=48 0,97rec=45,56 [W/m2K] Grosimea stratului radiant:[ ] m 052 , 0 S1dS S 4d 9 , 0 Sec2eecec 2 ec 1ec ec

,_

Presiunile pariale n economizor:137 [ ][ ][ ] MPa 01548 , 0 pp p pMPa 00166 , 0 ppVVpMPa 01302 , 0 ppVVpgO2H2CO gO2HamgtotecO2HO2H2COamgtotec2CO2CO+ Participaia volumic a gazelor triatomice:017 , 0 rpprgecamgecgecCoeficientul de atenuare a radiaiei gazelor are valoarea Kgec=20 [1/m MPa] i este funcie de:- participaia volumic a apei 0266 , 0 rO2H

- presiunea parial a gazelor pgec=0,01548 Mpa- temperatura medie a gazelor tgec=112,197oCGrosimea optic :Kpsec=Kgec rgec pam SecKpsec=0,0018Gradul denegrealal mediului arevaloareaaec=0,0368i estefunciede grosimea optic Kpsec=0,0018.Coeficientul de transmisie al cldurii prin radiaie:rec=Cgec aec necrec=0,036 [W/m2K]Coeficientul de eficien termic la arderea pcurii are valoarea =0,55.Coeficientul global de schimb de cldur:Kec= (rec+cec) Kec=41,77 [W/m2K]Temperatura medie logaritmic:138C 197 , 162 tttlnt ttC 39 , 154 tt t tC 170 tt t t0lg mmMm Mlg m0mal ec m0Ms svc M

,_

Suprafaa economizorului:[ ]2eclg m ecececm 215 , 43 Ft K1000 QF Am ales un numr de Nec=2 evi, aezate n eicher.Lungimea unei serpentine:[ ] m 23 , 11 ld Z NFlseceec ec 1 ececsec Numrul total de serpentine:Nsec=Nec Z1Nsec=32Raza de curbur a serpentinelor: =1,7 De =0,0306 [m]Lungimea prii drepte a serpentinelor:( )[ ] m 601 , 0 YZ2 e 2 1 Z IYecec 2sec 2 secec Lungimea canalului de gaze:lec=(Z2-1) 2 +De+2 elec=0,54 [m]Adncimea canalului de gaze:139acg=Yec+2 e+2 acg=0,762 [m]Verificarea seciunii de trecere a gazelor:( )[ ]% 94 , 0100SS Sm 211 , 0 SD 2 e Y Z I a S'gg'g2 'ge ec 1 ec cg'g + + Valoarea abaterii este admisibil, fiind mai mic de 2%.4.3. Calculul de dimensionare al prenclzitorului de aerGeneratoarele moderne de abur sunt echipate cu prenclzitoare de aer tubulare tip PAT. Pentru acestea se folosesc evi cu urmtoarele caracteristici:-diametrul exterior 2240 [mm]depa=0,025 [m]-grosimea evii pa=0,0015 [m]-grosimea plcii tubulare superioare 1520 [mm] pts=0,015 [m]-grosimea plcii tubulare medii ptm=0,01 [m]-grosimea plcii tubulare inferioare 2025 [mm]pti=0,02 [m]-pas relativ transversal 1,51,6 1=1,5-pas relativ longitudinal 1,051,1 2=1,05S1=1 depaS1=0,037 [m]S2=2 depaS2=0,026 [m]Pentru uurarea ntreinerii , am ales traseul gazelor prin interiorul evilor. n acest caz, pentru vitezele de circulaie ale agenilor de lucru (aer i gaze de ardere) se recomand urmtoarele valori:- Wgapa=812 [m/s] Wgapa=11 [m/s]- Waer=(0,50,7)WgapaWaer=7 [m/s]Entalpia aerului la ieirea din prenclzitor:140( ) ( ) ( ) ( ) [ ]( ) [ ] Kg / kJ 627 , 2513 t , IBQt I t I 5 , 0 t , I t , Iev ev gefpa ' '0 aum'0 aum pa ec ec g ev ev g + + Temperatura gazelor la ieirea din prenclzitor se calculeaz prin interpolare ntre valorile de 100oC i 200oC i pentru un coeficient de exces de aer de 1,15:( ) ( )( ) ( )C 759 , 152 t100C 100 ; 15 , 1 I C 200 ; 15 , 1 IC 100 ; 15 , 1 I t , I100 t0ev0g0g0g ev ev gev + Numrul evilor cu pasul S1=0,037 [m] i dimensiunea canalului lpa=1 [m]:19 ZSS lZ111 pa1Temperatura medie a gazelor n prenclzitorul de aer: C 576 , 188 t2t tt0gpaev ecgpaSeciunea de trecere a gazelor de ardere:[ ]2gpagpagpaef gpa gpam 013 , 0 SW 15 , 27315 , 273 tB V S+ Numrul total de evi ale prenclzitorului de aer:175 Z4dSZtpa2ipagpatpa Numrul de rnduri de evi pe dimensiunea bpa:5 ZZZZpa 2pa 1tpapa 2Dimensiunea bpa:bpa=(Z2pa-1) S2bpa=0,105 [m]La stabilirea temperaturilor agenilor termici trebuie ndeplinit condiia:14139 , 124 100 39 , 224 t tC 25 t t' 'pa ec0 ' 'pa ec > Se observ ndeplinirea condiiei. n cazul n care condiia nuar fi fost ndeplinit, suprafaa prenclzitorului ar fi crescut foarte mult, ceea ce nseamn realizarea lui n dou trepte.Coeficientul global de schimb de cldur:2 12 11K + Temperatura peretelui cu depuneri:( )C 538 , 123 t2t t 5 , 0 tt0pd' 'pa'pa gpapd+ +Coeficientul de transfer de cldur de la gaze la eava prin convecie:c=n Cl Cf,unde: -n=34 [W/m2K] i este funcie de: - diametrul interior dipa=0,015 [m]- viteza gazelor Wgpa=10 [m/s] -Cl=1,1 i este funcie de diametrul interior al evii dipa=0,015 [m] -Cf=1,15 i este funcie de: - temperatura medie a gazelor tgpa=188,576oC - participaia volumic a apei: 0261 , 02O Hr

Cu aceste valori determinate, se poate calcula c:c=34 1,1 1,15c=43,01 [W/m2K]Coeficientul de transfer de cldur prin radiaie:r=Cg agn n,unde: -n=20 W/m2K i este funcie de: - temperatura medie a gazelor tgpa=188,576oC - temperatura peretelui cu depuneritpd=123,538oC -Cg=0,95 i este funcie de temperatura medie a gazelor tgpa=188,576oCGrosimea optic total a produselor de ardere:Kps=Kg rg p SGrosimeastratului radiant fiindS=0, coeficientul denegrealvafi foarte mic, deci i coeficientul de transfer de cldur prin radiaie va fi foarte mic.1= (c+r)1421=34,408 [W/m2K]Coeficientul detransfertermicdelaperetelaagentul termic, lacurgerea transversal peste evi n coloana:2=n Cz Cs Cf, unde: -n=35 W/m2K i este funcie de: - viteza aerului Waer=6 [m/s]- diametrul interior dipa=0,015 [m] -Cz=1 i este funcie de numrul de rnduri Z2pa=5 -Cf=1 i este funcie de: - temperatura curentului C tpa0 ' '100

- participaia volumic a apei: 0261 , 02O Hr

-Cs=0,98 i este funcie de: - pasul relativ transversal 1=1,5- pasul relativ longitudinal 2=1,05Cu valorile astfel determinate putem calcula:2=35 1 0,08 1,12=37,73 [W/m2K]Coeficientul de transfer al prenclzitorului tubular:[ ] , K m / W 9 , 7 KK2pa2 12 1pa + unde: =0,7 reprezint coeficientul de utilizare.Diferena medie logaritmic de temperatur:C 99 , 129 t2t ttC 759 , 135 tt t tC 394 , 124 tt t t0lg mm Mlg m0m'pa ev m0M' 'pa ec M + Suprafaa prenclzitorului: [ ]2palg m papapam 92 , 62 Ft K1000 QF Aceast suprafa se asimileaz suprafeei medii a evii:143Fpa=hpa dm n unde : dm este diametrul corespunztor fibrei medii: dm=0,5 (depa+dipa)=0,5 (0,025+0,015) dm=0,04 [m]-hpa este lungimea unei evi a prenclzitorului:[ ] m 405 , 1 hd nFhpampapa CAP. 5SISTEMUL DE AUTOMATIZARE SI PROTECIE 5.1. Instalaia de automatizare a arztoarelor cu combustibili lichizi

144Reprezintansamblul deelemente(aparate, mecanisme, dispozitive inclusivlegturilentreele)ceseconecteazlaarztornscopul realizriiunor funcii de comand - protecie, reglare, semnalizare i care pot face parte parial sau integraldin instalaia de ardere (STAS 9149 - 72). Instalaiadeardereautomat este aceea la care instalaia de automatizare asigur i controleaz automat procesele de pornire, reglare a sarcinii i de oprire. Instalaia de ardere manual se caracterizeaz prin faptul ca procesele de pornirei reglareasarcinii seexecutmanual, dectreunoperator. Eapoate conine aprinztor, supraveghetor de flacr i organe de protecie. Instalaia de ardere semiautomat este dotat cu o instalaie de auto- matizare, careasigursi controleazautomat numai oparteaoperaiunilor de pornire, reglare a sarcinii i oprire. Pornirea arztorului se face exclusivprin comanda operatorului, care poate prelua unele manevre, att n perioada de pornire ct i n regim de funcionare. 5. 1.1.Prescripii tehniceprivindinstalaiadeautomatizarepentru arztoarele cu funcionare independent

Prescripiile tehnice ale RNR si ISCIR, privind instalaiile de automatizare pentru arztoarele cu funcionare independent, stipuleaz c sistemul de comand i protecie trebuie s asigure:- aprinderea i funcionarea n condiii de siguran;- supravegherea flcrii la aprindere i n timpul funcionrii;- protecia la variaia parametrilor care influeneaz sigurananfuncionare;-posibilitatea integrrii sale n sistemul de comand i protecie, ce doteaz cazanul sau agregatul deservit. Sistemul de comand i protecie trebuie s asigure o ventilaie cores- punzatoare a focarului i canalelor de gaze de ardere nainte de aprinderea arztorului. ncazul ncarecazanul areexhaustor saualt organdedozarepe racordul de evacuare a gazelor de ardere, atunci sistemul de comand i protecie va asigura interblocarea ntre ventilatorul de aer i exhaustorul de gaze arse, astfel ca ventilatorul s nu poat fi pornit dect dup pornirea exhaustorului. Existena aerului la arztor constituie condiia de permisie a aprinderii iar lipsa acestuia determin declanarea prin protecie a arztorului. Controlul aerului nu este obligatoriu n cazul arztoarelor la care pompa de combustibil i ventilatorul de aer se afl pe acelai ax cu electromotorul. Sistemul de comand i protecie trebuie s asigure realizarea timpilor de siguran din tabel:145Arztoare Puterea termicniminalTimpi de siguran Abateri maximeDe a arztorului la aprindere la stingere admisibilecombustibil 315 5 1 25 %Rateul aprinderii arztorului, deci nesesizarea flcarii de ctre supraveghetorul de flacr, precum i stingerea flcrii n timpul funcionrii dup expirareatimpului desiguranprescris, determindeclanareaprinproteciea arztorului. ntreruperea de circuite i punerile la mas pe partea cablajului dintre detectoruldeflacriamplificatorulsupraveghetoruluideflacrtrebuiesfie echivalente cu stingerea flcrii. n cazul aprinderii cu aprinztor gaz-electric sau lichid-electric este necesar ca: - flacra aprinztorului s fie supravegheat automat n funcie de secvenele programului de aprindere; - ncazularztoarelor semiautomate nu esteobligatoriesuprave- gherea flcrii aprinztorului, acesta fiind dotat cu sistem propriu de comand a aprinderii, diferit de cel al arztorului, ambele putnd fi acionate numai local, pentru a putea observa vizual flacra; - dup expirarea timpului de siguran la aprindere al arztorului principal se oprete alimentarea cu combustibil a aprinztorului; - rateul aprinderii flcrii aprinztorului, pe durata timpului de siguran, determin declanarea prin protecie a arztorului. Dac n timpul programului de aprindere a arztorului, detectorul supraveghetorului sesizeaz oflacrstrin naintedeaceea aaprinztorului, atunci arztorul declaneaz prin protecie. ntreruperea alimentrii cu energie electric determin declanarea normal a arztorului, urmnd ca la revenirea tensiunii, repornirea arztorului s se fac automat cu reluarea complet a programului de aprindere. Realizarea temperaturii minimedeprencalzirea combustibilului lichid constituie o condiie de permisie a aprinderii. Dac n timpul funcionrii aceasta condiie nu mai este realizat, atunci se produce declanarea arztorului, care poate fi "normal" sau "prin protecie".1465.2. Elemente de reglare, semnalizare si msurareElementele de reglare, aferente instalaiei de automatizare, trebuie s asigure meninereantimpacaracteristicilorfuncionalei aperformanelorarztorului fr a influena funcionarea n condiii de siguran a acestuia.Funciuneadereglareconstnmodificareaputeriitermice a arztorului funcie de variaia sarcinii termice a agregatului pe care este montat n condiiile realizrii unei arderi corecte. Modul de reglare a puterii termice este manual sau automat. Reglarea manual const n variaia puterii termice a arztorului prin intervenia unui operator iar reglarea automat realizeaz variaia puterii termice a arztorului n funcie de o marime reglat a agregatului pe care este montat. Reglarea este continu sau discontinu. Se definete reglarea continu ca fiind variaia fr discontinuiti a debitului de combustibil i aer. Reglarea discontinu se poate face n schema "tot-puin-nimic" sau n schema "tot-nimic". Reglarea "tot-puin-nimic" const n modificarea puterii termice a arztorului corespunztor pentru trei trepte de funcionare iar reglarea "tot-nimic" corespunde pentru dou trepte de funcionare a arztorului.Instalaiadeautomatizare trebuie s fie dotat cu elemente de semnalizare care fac parte integrant din sistemul de comand i protecie i care vor asigura cel puin semnalizarea optic a declanrii prin protecie.Aparatele i elementele de echipare, care fac parte din instalaia de automatizare proprie a arztorului, trebuie s indeplineasc oserie de cerine generale:- s reziste la solicitri mecanice, termice sau chimice;- s corespund condiiilor tehnice prevzute n standarde;- n cazul ca au funcionare independent, s fie omologate independent;- s fie verificate i garantate de productor. Supraveghetorulde flacrtrebuies aiburmatoarele caracteristici:- timpderspuns lastingereaflcrii maxim15ncondiii normalede alimentare cu energie electric;-ssesisezenumai flacrapecareosuprevegheazi sfieinsensibil la radiaia zidriei incandescente a focarului;- s fie prevzut cu autocontrol.Armturilede nchidere rapid de pe circuitul de alimentare cu combustibil trebuie s ndeplineasc:147- timp de execuie redus pentru a putea asigura realizarea timpilor de siguran;- funcionare sigur, nchidere etan;-la oprirea alimentrii cu energie electric, s nchid alimentarea cu combustibil;- s fie etane fa de mediul ambiant.Toateacesteprescripiitehnicestaulabazaconstrucieiinstalaiei de automatizare proprii arztoarelor cu funcionare independent.

5.3 Aprinztoare Aprindereamajoritiiarztoarelordecazanesaudecuptoare industriale se face cu ajutorul unor dispozitive de aprindere, mobile sau fixe, numite aprinztoare, care dup aceast operaie se sting.Din punct de vedere constructiv i funcional, aprinztoarele trebuie s ndeplineasc o serie de cerine: - stabilitatea flcrii la aprinderea n mediu ambiant i introducere n orificiul de aprindere al arztorului principal, pentruaprinztoarele mobile cu aprindere neelectric; - stabilitatea flcrii la aprinderea prin scnteie electric, cu arztorul principal avnddebitul deaercorespunztorpentru30%dinsarcin, aceastan cazul aprinztoarelor mobile echipate cu electrozi de aprindere; - olungimesuficient a aprinztorului i flcrii sale, astfel ca s asi- gure o aprindere sigur a arztorului principal;- posibilitateaaprinderiirapideaarztoruluii pregtirea lui pentru aprinderea arztorului principal. Pentru aprinderea combustibililor lichizi este necesar o tensiune de 10 000 [V] c.c.

5.4 Arztor monobloc pentru combustibil lichid Arztorul monobloc reprezint un caz particular al instalaiilor de ardere, deoarecetoateprilecomponente(arztorul, instalaiadealimentarecuaer i combustibil i instalaia de automatizare) sunt concepute unitar.148 Arztoarele monobloc automate sau semiautomate, de combustibil lichid echipeaz generatoarele de abur, de ap cald, de ap fierbinte de putere mic, care sunt dotate cu un singur arztor.Arztoarele monobloc "tot-puin-nimic" se caracterizeaz prin aceea c: - injectorul are dou pulverizatoare cu camer de turbionare fr retur, atunci cnd se funcioneaz cu o treapt, asigur sarcina "puin" cca 30-40% din puterea termic nominal iar cnd lucreaz cu ambele trepte realizeaz sarcina "tot" (100%); - reglajul aerului pe aspiraia ventilatorului se face printr-o clapeta de aer acionatdeunelectromagnet, care, atunci cndestealimentat, nchideclapeta pentruarealizadebitul deaer corespunztor treptei "puin". Cndsentrerupe tensiunea electric aplicat electromagnetului, clapeta de aer se deschide, lsnd s treac debitul de aer necesar treptei "tot".

5.5Programatorul Realizarea secvenelor de funcionare se datoreaz automatului de flacr cu circuite integrate care poate avea urmtoarele stri:A. 1ooprit : automatul este alimentat, dar nu a primit comanda manual de pornire sau este declanat din condiii normale. Supraveghetorul de flacr funcioneaz, iar n caz de existena a unei flcri n focar declaneaz prin blocare;2o - preventilare : motorulventilatoruluii electromagnetul clapetei de aer sunt alimentate, supraveghetorul deflacreste eficacecai condiiilede declanare normal;-aprindere: n perioada de prescnteiere, motorul electric i transformatorul de aprindere sunt alimentate; condiiile de declanare normal i prin protecie sunt eficace;-sigurana la aprindere: motorul electric, transformatorul de aprindere i ventilul electromagnetic de pe circuitul treptei "puin" sunt alimentate; condiiile de declanare normal i prin protecie sunt eficace;-stabilizareatreptei "puin": motorul electric, ventilul electromagnetici treaptaTsunt alimentate; supraveghetorul deflacri condiiilededeclanare normalsauprinproteciesunt eficace, ducndcutianstareacorespunzatoare acestor condiii;3o funcionarea: supravegherea flcrii i condiiile de declanare normal i prin protecie sunt eficace; pentru treapta "puin" sunt alimentate 149motorul electric, ventilul electromagnetic S1; pentru treapta "tot" motorul electric, ventilele S1 i S2 alimentate; pentru treapta "nimic" arztorul este stins; 4opostventilarea: se realizeaz dup funcionare sau dup un rateu de aprindere, motorul electric este alimentat, condiiile de declanare normal i prin protecie sunt eficace, ducnd cutia n starea corespunzatoare acestor condiii, fr a modifica postventilarea;5oblocat: automatul intrnaceast stare datorit condiiilorde declanare prin protecie, supraveghetorului de flacr i autocontrolului: se deblocheaz prin comand manual, n condiiile dispariiei cauzei care a produs blocarea sau prin ntreruperea alimentrii electrice.B. Oprirealacomandamanualsauautomatpoateavea loc i n timpul postventilrii, cnd automatul va trece direct n starea oprit. Dac survine n timpul aprinderii, are loc postventilarea care va fi t2+ t3+ t4+ t5secunde, funcie de secvena n care intervine oprirea. C.Pe timpul desfurrii secvenelor de prescnteiere, sigurana la aprindere i postventilare, supraveghetorul de flacr nu este eficace.D.Blocareaautomatului poateavealoclasemnalul "lipsflacrn perioada de stabilizare a treptei" "puin", dup care urmeaz postventilarea care va fi de maxt4 + t5 funcie de secvena n care intervine semnalul.E.Blocarea datorit condiiilor de declanare prinprotecie, se poate produce i nfaza de aprindere, dup care are loc postventilarea, care va fi maximumt2 + t3 + t4 + t5, funcie de secvena n care intervine semnalul.F. Automatul are autocontrolpermanentalsupreveghetorului de flacr i uncontrol al circuitelor decomandalereleelor deieire. ncazdeavarie, automatul se blocheaz i intr n postventilare.G.Oprireaalimentrii electrice, urmatderevenireatensiunii electrice, conduce automatul n starea oprit, dac nu s-a comandat "pornit arztor". Valorile timpilor programai : t1 (postventilare)= 50 [s]; t2 (prescnteiere) = 5 [s]; t3 (siguran la aprindere) = 5 [s]; t4 (stabilizare trapta "puin") = 10 [s];150 t5 (postventilare) = 30 [s]; t6 (siguran la stingere) = 1 [s];T (ciclul total)= 100 [s].

Detectorul de flacr este tipul fotorezisten sau fototranzistor.5.6.Supreveghetorul de flacr Supraveghetorul de flacr este aparatul care sesizeaz i transmite starea de existena sau inexistena a flcrii. El este constituit din doua elemente principale: detectorul de flacr i amplificatorul cu ieire pe releu. Detectoarele optice de flacr pot fi: fotocelule, fototranzistori, fotodiode si fotorezistene. n domeniul de radiaie infrarou, este posibil utilizarea fotocelulelor, fotorezistenelor i fotodiodelor al cror maxim de sensibilitate este situat n acest domeniu.Zidriaincandescentafocarului unui cazan iradiaz o cantitate nsemnat de radiaii infraroii, dar aceasta radiaie este aproape constant, ceea ce nseamn c o radiaie alternativ ce ar putea aprea, va avea frecvene mici de ordinul 0,1 [Hz] sau mai mici.Flcrilesecaracterizeaz printr-o radiaieconstant (continua). Frecvena radiaiei alternative are valoarea cuprins n domeniul 2 - 100 [Hz], valoarea uzual fiind 15 [Hz].Ca urmarea acestei diferene ntre radiaiazidrieii a flcrii, se pot folosi sesizoarecufotocelulsaufotorezistencarenusunt sensibiledectlaradiaia alternativ a flcrii. n domeniul de radiaie ultraviolet, dei energia de radiaie este relativ mic, sefolosesccumaresuccestuburideradiaiiultravioletede osensibilitate deosebit, aanct circa0,1%dinenergiamaximderadiaieestesuficient pentru semnal.Detectoareledeflacropticeridicanumitepreteni