1.1 Selección del tipo de fluidos caloportadores

2. Selección y justificación del sistema de suministro de calor y su composición.

3. Construcción de gráficas de cambios en el suministro de calor. Equivalente de combustible anual.

4. La elección del método de regulación. Cálculo del gráfico de temperatura

4.1 Elección del método de control del suministro de calor

4.2 Cálculo de la temperatura del agua en sistemas de calefacción con conexión dependiente

4.2.1 Temperatura del agua en la línea de suministro de la red de calefacción, о С

4.2.2 Temperatura del agua que sale del sistema de calefacción

4.2.3 Temperatura del agua después del dispositivo de mezcla (elevador)

4.3 Reajuste del sistema de suministro de agua caliente

4.4 Cálculo del consumo de agua de la red de calefacción para ventilación y temperatura del agua después de los sistemas de ventilación

4.5 Determinación del caudal de agua de la red en las tuberías de suministro y retorno de la red de calentamiento de agua.

4.5.1 Flujo de agua en el sistema de calefacción

4.5.2 Consumo de agua en el sistema de ventilación

4.5.3 Consumo de agua en el sistema de ACS.

4.5.4 Temperatura media ponderada en la línea de retorno de la red de calefacción.

5. Construcción de tablas de consumo de agua de la red por objetos y en total

6. La elección del tipo y método de instalación de la red de calefacción.

7. Cálculo hidráulico de la red de calefacción. Trazar un gráfico piezométrico

7.1. Cálculo hidráulico de la red de calentamiento de agua

7.2 Cálculo hidráulico de redes de calefacción ramificadas

7.2.1 Cálculo del tramo de la carretera principal I - TK

7.2.2 Cálculo del ramal TK - Zh1.

7.2.3 Cálculo de arandelas de mariposa en los ramales de la red de calefacción

7.3 Trazar un gráfico piezométrico

7.4 Selección de bombas

7.4.1 Selección de la bomba de red

7.4.2 Seleccionar una bomba de carga

8. Cálculo térmico de redes de calefacción. Cálculo del espesor de la capa aislante.

8.1 Parámetros básicos de la red

8.2 Cálculo del espesor de la capa aislante

8.3 Cálculo de pérdidas de calor

9. Cálculos térmicos e hidráulicos de la tubería de vapor.

9.1 Cálculo hidráulico de la línea de vapor

9.2 Cálculo del espesor de la capa aislante de la tubería de vapor

10. Cálculo del circuito térmico de la fuente de suministro de calor. Selección de equipos principales y auxiliares.

10.1 Tabla de datos de origen

11. Selección de equipo básico

11.1 Selección de calderas de vapor

11.2 Selección de desaireadores

11.3 Selección de bombas de alimentación

12. Cálculo térmico de calentadores de agua de calefacción.

12.1 Calentador de vapor / agua

12.2 Dimensionamiento del enfriador de condensado

13. Indicadores técnicos y económicos del sistema de suministro de calor.

Conclusión

Bibliografía

Introducción

Las empresas industriales y el sector de la vivienda y los servicios públicos consumen una gran cantidad de calor para necesidades tecnológicas, ventilación, calefacción y suministro de agua caliente. La energía térmica en forma de vapor y agua caliente es generada por centrales térmicas y eléctricas combinadas, calderas industriales y de calefacción urbana.

La transferencia de empresas a la contabilidad de costos totales y la autofinanciación, el aumento planificado de los precios del combustible y la transición de muchas empresas a trabajos de dos y tres turnos requieren una reestructuración seria en el diseño y operación de las salas de calderas de producción y calefacción.

Las salas de calderas industriales y de calefacción deben garantizar un suministro de calor ininterrumpido y de alta calidad a las empresas y consumidores del sector de la vivienda y comunal. Mejorar la confiabilidad y eficiencia del suministro de calor depende en gran medida de la calidad de las unidades de caldera y es racional. el esquema de calefacción diseñado de la sala de calderas. Los institutos de diseño líderes han desarrollado y están mejorando esquemas de calefacción racionales y diseños estándar para la producción y calefacción de salas de calderas.

El propósito de este proyecto de curso es adquirir habilidades y familiarizarse con los métodos para calcular el suministro de calor a los consumidores, en un caso particular: calcular el suministro de calor de dos áreas residenciales y una empresa industrial a partir de una fuente de suministro de calor. El objetivo también se estableció para familiarizarse con los estándares estatales existentes y los códigos y regulaciones de construcción relacionados con el suministro de calor, familiarización con el equipo típico de redes de calefacción y salas de calderas.

En este proyecto de curso, se construirán gráficos de cambios en el suministro de calor a cada objeto, se determina el suministro anual de combustible equivalente para el suministro de calor. Se realizarán cálculos y se construirán gráficos de temperatura, así como gráficos de consumo de agua de la red por objetos y en total. Se realizó un cálculo hidráulico de las redes de calefacción, se construyó un gráfico piezométrico, se seleccionaron las bombas, se realizó un cálculo térmico de las redes de calefacción, se calculó el espesor de un revestimiento aislante. Se han determinado el caudal, la presión y la temperatura del vapor generado en la fuente de suministro de calor. Se ha seleccionado el equipo principal, se ha calculado el calentador de agua de calefacción.

El proyecto es de carácter educativo, por lo tanto, prevé el cálculo del esquema de calefacción de la sala de calderas solo en el modo máximo de invierno. El resto de modos también se verán afectados, pero de forma indirecta.

1. Selección del tipo de refrigerantes y sus parámetros.

1.1 Selección del tipo de fluidos caloportadores

La elección del portador de calor y del sistema de suministro de calor está determinada por consideraciones técnicas y económicas y depende principalmente del tipo de fuente de calor y del tipo de carga térmica.

En nuestro proyecto de curso, hay tres objetos de suministro de calor: una empresa industrial y 2 áreas residenciales.

Siguiendo las recomendaciones, para calefacción, ventilación y suministro de agua caliente de edificios residenciales y públicos, aceptamos el sistema de suministro de agua caliente. Esto se debe a que el agua tiene una serie de ventajas sobre el vapor, a saber:

a) mayor eficiencia del sistema de suministro de calor debido a la ausencia de condensado y pérdidas de vapor en las unidades de abonado, que ocurren en los sistemas de vapor;

b) mayor capacidad de almacenamiento del sistema de agua.

Para una empresa industrial, utilizamos vapor como único portador de calor para procesos tecnológicos, calefacción, ventilación y suministro de agua caliente.

1.2 Elección de los parámetros de los portadores de calor

Los parámetros del vapor de proceso se determinan de acuerdo con los requisitos del consumidor y teniendo en cuenta las pérdidas de presión y calor en las redes de calefacción.

Debido a que no existen datos sobre pérdidas hidráulicas y de calor en las redes, en base a la experiencia operativa y de diseño, tomamos las pérdidas de presión específicas y la disminución de la temperatura del refrigerante por pérdidas de calor en la tubería de vapor, respectivamente

Teniendo en cuenta lo anterior, la temperatura del vapor en la entrada del consumidor es 0 С:

Según la presión de saturación del vapor a la temperatura del vapor obtenida en el consumidor

La presión de vapor en la salida de la fuente, teniendo en cuenta las pérdidas hidráulicas aceptadas, será, MPa:

Temperatura de saturación de vapor a presión

donde 0 С

Entonces, finalmente aceptó

En el sistema de suministro de calor, el agua se toma como portador de calor para satisfacer las cargas de calefacción, ventilación y suministro de agua caliente. La elección se debe al hecho de que en edificios residenciales y públicos en sistemas de calefacción de distrito, para cumplir con las normas sanitarias, es necesario tomar agua como portador de calor. Se permite la aplicación para empresas como portador de calor de vapor para procesos tecnológicos, calefacción, ventilación y suministro de agua caliente con un estudio de viabilidad. Debido a la falta de datos para realizar un estudio de viabilidad, y a la ausencia de la necesidad de este (no previsto en la asignación), el agua caliente finalmente se toma como portador de calor para la calefacción, ventilación y suministro de agua caliente de las áreas residenciales y una empresa industrial.

4.1 La composición de las secciones de la documentación de diseño y los requisitos para su contenido se dan en.

4.2 Los equipos y materiales utilizados en el diseño, en los casos establecidos por documentos en el campo de la estandarización, deben tener certificados de cumplimiento de los requisitos de las normas y estándares rusos, así como un permiso de Rostekhnadzor para su uso.

4.3 Al diseñar salas de calderas con calderas de vapor y agua caliente con una presión de vapor de más de 0.07 MPa (0.7 kgf / cm 2) y con una temperatura del agua de más de 115 ° C, es necesario cumplir con las reglas y regulaciones pertinentes. en el campo de la seguridad industrial, así como documentos en el campo de la normalización.

4.4 El diseño de salas de calderas nuevas y reconstruidas debe llevarse a cabo de acuerdo con los esquemas de suministro de calor desarrollados y acordados de la manera establecida, o con la justificación de las inversiones en construcción adoptadas en los esquemas y proyectos de planificación distrital, planes maestros de ciudades. , municipios y asentamientos rurales, proyectos de planificación para áreas residenciales, industriales y otras áreas funcionales u objetos individuales enumerados en.

4.5 No se permite el diseño de salas de calderas para las que no se ha determinado el tipo de combustible de acuerdo con el procedimiento establecido. El tipo de combustible y su clasificación (principal, emergencia, si es necesario) se determina de acuerdo con las autoridades regionales autorizadas. La cantidad y el método de entrega deben acordarse con las organizaciones proveedoras de combustible.

4.6 Las salas de calderas para su uso previsto en el sistema de suministro de calor se subdividen en:

• central en el sistema de calefacción urbana;
• pico en el sistema de suministro de calor centralizado y descentralizado basado en la generación combinada de calor y energía;
• sistemas autónomos de suministro de calor descentralizado.

4.7 por finalidad se subdividen en:

• calefacción: para proporcionar energía térmica a los sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado y suministro de agua caliente;
• calefacción y producción: para proporcionar energía térmica a la calefacción, ventilación, aire acondicionado, suministro de agua caliente, sistemas de suministro de calor de proceso;
• industrial: para proporcionar energía térmica a los sistemas tecnológicos de suministro de calor.

4.8 Las salas de calderas se subdividen en salas de calderas de la primera y segunda categorías de acuerdo con la confiabilidad del suministro de energía térmica a los consumidores (de acuerdo con SP 74.13330).

• salas de calderas, que son la única fuente de energía térmica del sistema de suministro de calor;
• salas de calderas que proporcionan energía térmica a los consumidores de la primera y segunda categorías que no tienen fuentes individuales de reserva de energía térmica. Las listas de consumidores por categoría se establecen en la asignación de diseño.

4.9 En salas de calderas con calderas de vapor y vapor-agua con una potencia térmica total instalada de más de 10 MW, para aumentar la confiabilidad y eficiencia energética, se recomienda instalar generadores de turbina de vapor de baja potencia con un voltaje de 0.4 kV con turbinas de vapor de contrapresión en estudios de viabilidad para cubrir las cargas eléctricas de las necesidades auxiliares de las casas de calderas o de las empresas en las que se ubican. El vapor gastado después de las turbinas se puede utilizar: para el suministro de vapor tecnológico a los consumidores, para calentar agua en los sistemas de suministro de calor, para las necesidades auxiliares de la sala de calderas.

El diseño de tales instalaciones debe llevarse a cabo de acuerdo con.

En calderas de agua caliente que funcionen con combustibles líquidos y gaseosos, se permite el uso de turbinas de gas o instalaciones diésel para estos fines.

Al diseñar una superestructura de energía eléctrica para generar energía eléctrica para las propias necesidades de la sala de calderas y / o transferirla a la red, debe realizarse de acuerdo con ,. Si los requisitos de confiabilidad y seguridad establecidos por los documentos reglamentarios no son suficientes para el desarrollo de la documentación del proyecto, o no se establecen tales requisitos, se deben desarrollar y aprobar condiciones técnicas especiales de la manera prescrita.

4.10 Para el suministro de calor de edificios y estructuras de casas de calderas modulares en bloque, debería ser posible operar el equipo de la sala de calderas sin personal presente permanentemente.

4.11 La potencia térmica estimada de la sala de calderas se determina como la suma del consumo máximo horario de energía térmica para calefacción, ventilación y aire acondicionado, el consumo medio horario de energía térmica para el suministro de agua caliente y el consumo de energía térmica con fines tecnológicos. . Al determinar la potencia térmica estimada de la sala de calderas, también se debe tener en cuenta el consumo de energía térmica para las necesidades auxiliares de la sala de calderas, las pérdidas en la sala de calderas y en las redes de calefacción, teniendo en cuenta la eficiencia energética del sistema. en cuenta.

4.12 El consumo de energía térmica estimado con fines tecnológicos debe tomarse de acuerdo con la asignación de diseño. En este caso, se debe tener en cuenta la posibilidad de un desajuste en el consumo máximo de energía térmica para consumidores individuales.

4.13 El consumo horario estimado de energía térmica para calefacción, ventilación, aire acondicionado y suministro de agua caliente debe tomarse de acuerdo con la asignación de diseño, en ausencia de tales datos, determinado de acuerdo con SP 74.13330, así como de acuerdo con las recomendaciones.

4.14 Se debe seleccionar el número y la capacidad de las calderas instaladas en la sala de calderas, asegurando:

• capacidad de diseño (potencia calorífica de la sala de calderas de acuerdo con 4.11);
• funcionamiento estable de las calderas a la carga mínima permitida durante la estación cálida.

En caso de falla de la caldera más grande en términos de productividad en las salas de calderas de la primera categoría, las calderas restantes deben proporcionar el suministro de energía térmica a los consumidores de la primera categoría:

• para sistemas de ventilación y suministro de calor de proceso, en la cantidad determinada por las cargas mínimas permitidas (independientemente de la temperatura exterior);
• para calefacción y suministro de agua caliente, en la cantidad determinada por el régimen del mes más frío.

En caso de falla de una caldera, independientemente de la categoría de la sala de calderas, la cantidad de calor suministrada a los consumidores de la segunda categoría debe proporcionarse de acuerdo con los requisitos de SP 74.13330.

El número de calderas instaladas en las salas de calderas y su rendimiento deben determinarse sobre la base de cálculos técnicos y económicos.

Las salas de calderas deben prever la instalación de al menos dos calderas; en salas de calderas industriales de la segunda categoría: instalación de una caldera.

4.15 En proyectos de salas de calderas, se deben utilizar calderas, economizadores, calentadores de aire, turbinas de contrapresión, turbinas de gas y plantas de pistón de gas con generadores de 0,4 kV, recolectores de cenizas y otros equipos en diseño modular transportable de fábrica y preparación para la instalación.

4.16 Los proyectos de bloques de equipos auxiliares con tuberías, control automático, regulación, sistemas de señalización y equipos eléctricos de mayor disponibilidad de fábrica se desarrollan de acuerdo con el orden y las asignaciones de las organizaciones de instalación.

4.17 La instalación abierta de equipos en diferentes zonas climáticas es posible si está permitida por las instrucciones de los fabricantes y cumple con los requisitos de características de ruido en SP 51.13330 y.

4.18 El diseño y la ubicación del equipo tecnológico de la sala de calderas deben garantizar:

• condiciones para la mecanización de trabajos de reparación;
• la posibilidad de utilizar mecanismos y dispositivos de elevación y transporte del suelo durante los trabajos de reparación.

Para la reparación de unidades de equipo y tuberías que pesen más de 50 kg, como regla general, se deben proporcionar dispositivos de elevación de inventario. Si es imposible utilizar dispositivos de elevación de inventario, se deben proporcionar dispositivos de elevación estacionarios (montacargas, telphers, puentes grúa y puentes grúa).

4.19 En las salas de calderas, de acuerdo con la asignación de diseño, se deben proporcionar áreas de reparación o locales para trabajos de reparación. En este caso, se debe tener en cuenta la posibilidad de realizar trabajos de reparación en el equipo especificado por los servicios pertinentes de empresas industriales u organizaciones especializadas.

4.20 Las principales soluciones técnicas adoptadas en el proyecto deben proporcionar:

• confiabilidad y seguridad del funcionamiento del equipo;
• máxima eficiencia energética de la sala de calderas;
• costos de construcción, operación y reparación económicamente justificados;
• requisitos de protección laboral;
• condiciones sanitarias y de vida requeridas para el personal de operación y mantenimiento;
• requisitos de protección del medio ambiente.

4.21 El aislamiento térmico del equipo de la caldera, las tuberías, los accesorios, los conductos de gas, los conductos de aire y los conductos de polvo debería proporcionarse teniendo en cuenta los requisitos de SP 60.13330 y SP 61.13330.

En la misma sección:

PREFACIO

"El gas es seguro solo si se utiliza correctamente

gas Equipo de sala de calderas ".

El manual del operador proporciona información básica sobre una sala de calderas de agua caliente que funciona con combustible gaseoso (líquido), considera los diagramas esquemáticos de las salas de calderas y los sistemas de suministro de calor para instalaciones industriales. El manual también:

• • se presenta información básica de ingeniería térmica, hidráulica, aerodinámica;

• • proporciona información sobre el combustible energético y la organización de su combustión;

• • destacó los problemas de preparación de agua para calderas de agua caliente y redes de calefacción;

• • se considera el dispositivo de calderas de agua caliente y equipos auxiliares de las salas de calderas gasificadas;

• • se presentan esquemas de suministro de gas para salas de calderas;

• • se proporciona una descripción de varios esquemas de instrumentación y control automático y automatización de la seguridad;

• • se prestó gran atención a los problemas de funcionamiento de las unidades de caldera y equipos auxiliares;

• • se consideraron cuestiones sobre prevención de accidentes de calderas y equipos auxiliares, sobre la prestación de primeros auxilios a las víctimas de un accidente;

• proporciona información básica sobre la organización del uso eficiente de los recursos de calor y energía.

Este manual del operador está destinado a la reentrenamiento, la formación en una profesión relacionada y la formación avanzada para los operadores de salas de calderas de gas, y también puede ser útil: para estudiantes y estudiantes de la especialidad "Suministro de calor y gas" y personal de despacho operativo al organizar un despacho. servicio para el funcionamiento de salas de calderas automatizadas. En mayor medida, el material se presenta para salas de calderas de agua caliente con capacidad de hasta 5 Gcal con calderas de gas-tube del tipo "Turboterm".

Al suscribirse al Conjunto de Materiales Educativos y Metodológicos para el Operador de la Casa de Calderas, Recibirás el libro “Definición del conocimiento. Prueba para el operador de la sala de calderas ”. Y en el futuro recibirá de mí material informativo gratuito y de pago.

INTRODUCCIÓN

La tecnología moderna de calderas de productividad baja y media se está desarrollando en las siguientes direcciones:

• aumentar la eficiencia energética reduciendo las pérdidas de calor de todas las formas posibles y aprovechando al máximo el potencial energético del combustible;
• reducir el tamaño de la unidad de caldera debido a la intensificación del proceso de combustión del combustible y el intercambio de calor en el horno y las superficies de calentamiento;
• reducción de emisiones tóxicas nocivas (CO, NO x, SO v);
• mejorando la confiabilidad de la unidad de caldera.

Se está implementando nueva tecnología de combustión, por ejemplo, en calderas pulsantes. La cámara de combustión de dicha caldera es un sistema acústico con un alto grado de turbulencia de los gases de combustión. En la cámara de combustión de las calderas con combustión pulsante, no hay quemadores y, por lo tanto, no hay soplete. El suministro de gas y aire se realiza de forma intermitente con una frecuencia de unas 50 veces por segundo a través de válvulas pulsátiles especiales, y el proceso de combustión tiene lugar en todo el volumen del horno. Cuando se quema combustible en el horno, la presión aumenta, la tasa de productos de combustión aumenta, lo que conduce a una intensificación significativa del proceso de intercambio de calor, la posibilidad de reducir el tamaño y el peso de la caldera y la ausencia de la necesidad de chimeneas voluminosas y caras. El funcionamiento de tales calderas se caracteriza por bajas emisiones de CO y N0 x. La eficiencia de tales calderas alcanza 96 %.

La caldera de agua caliente al vacío de la empresa japonesa Takuma es un recipiente sellado lleno de una cierta cantidad de agua bien purificada. El horno de la caldera es un tubo de llama ubicado debajo del nivel del líquido. Por encima del nivel del agua en el espacio de vapor, se instalan dos intercambiadores de calor, uno de los cuales está incluido en el circuito de calefacción y el otro funciona en el sistema de suministro de agua caliente. Debido a un pequeño vacío, mantenido automáticamente dentro de la caldera, el agua hierve a una temperatura por debajo de los 100 o C. Después de evaporarse, se condensa en los intercambiadores de calor y luego fluye hacia atrás. El agua purificada no se extrae de la unidad en ningún lugar y no es difícil proporcionar la cantidad requerida. Por lo tanto, se eliminó el problema de la preparación química del agua de la caldera, cuya calidad es una condición indispensable para el funcionamiento confiable y a largo plazo de la unidad de la caldera.

Las calderas de calefacción de la empresa estadounidense Teledyne Laars son instalaciones de tubos de agua con un intercambiador de calor horizontal de tubos de cobre con aletas. Una característica de tales calderas, llamadas calderas hidrónicas, es la capacidad de usarlas en agua de red sin tratar. Estas calderas proporcionan una alta velocidad de flujo de agua a través del intercambiador de calor (más de 2 m / s). Así, si el agua corroe el equipo, las partículas resultantes se depositarán en cualquier lugar menos en el intercambiador de calor de la caldera. En el caso del agua dura, un flujo rápido reducirá o evitará la acumulación de sarro. La necesidad de alta velocidad llevó a los desarrolladores a la decisión de minimizar el volumen de la parte de agua de la caldera tanto como fuera posible. De lo contrario, se necesita una bomba de circulación demasiado potente, que consume una gran cantidad de electricidad. Recientemente, han aparecido en el mercado ruso productos de un gran número de empresas extranjeras y empresas conjuntas extranjeras y rusas, que desarrollan una amplia variedad de equipos de calderas.

Figura 1. Caldera de agua caliente de la marca Unitat de la empresa internacional LOOS

1 - quemador; 2 - puerta; 3 - mirilla; 4 - aislamiento térmico; 5 - superficie de calentamiento del tubo de gas; 6 - trampilla en el espacio de agua de la caldera; 7- tubo de fuego (caja de fuego); 8 - tubería de derivación para suministrar agua a la caldera; 9 - salida de agua caliente; 10 - conducto de gases de combustión; 11 - ventana de visualización; 12 - tubería de drenaje; 13 - marco de soporte

Las modernas calderas de agua caliente y vapor de pequeña y mediana potencia se realizan a menudo como calderas de tubo de fuego o de tubo de gas de llama. Estas calderas se distinguen por su alta eficiencia, bajas emisiones de gases tóxicos, compacidad, alto grado de automatización, facilidad de operación y confiabilidad. En la Fig. 1 muestra una caldera combinada de agua caliente por tubo de gas y fuego de la marca Unimat de la empresa internacional LOOS. La caldera tiene una cámara de combustión, hecha en forma de tubo de llama 7, lavada por los lados con agua. En el extremo frontal del tubo de llama hay una puerta abatible 2 con aislamiento térmico de dos capas 4. El quemador 1 está instalado en la puerta. Los productos de combustión del tubo de llama entran en la superficie 5 del tubo de gas convectivo, en la que hacen un movimiento bidireccional, y luego dejar la caldera por el conducto de gas 10. Se suministra agua a la caldera a través de la tubería 8, y el agua caliente se retira a través de la tubería 9. Las superficies exteriores de la caldera están aisladas térmicamente 4. Para observar la llama, se instala una mirilla en la puerta 3. Inspección del estado de la la parte exterior de la superficie del tubo de gas se puede hacer a través de la trampilla 6, y la parte final del cuerpo, a través de la ventana de inspección 11. Se proporciona el tubo de drenaje 12 para drenar el agua de la caldera. La caldera está instalada en un marco de soporte 13.

Con el fin de evaluar el uso eficiente de los recursos energéticos y reducir los costos de consumo de combustible y suministro de energía, la Ley de Ahorro de Energía prevé auditorías energéticas. Sobre la base de los resultados de estas encuestas, se están desarrollando medidas para mejorar las instalaciones de calefacción y energía de la empresa. Estas actividades son las siguientes:

• • sustitución de equipos de calefacción y energía (calderas) por otros más modernos;

• • cálculo hidráulico de la red de calefacción;

• • ajuste de modos hidráulicos de objetos de consumo de calor;

• • racionamiento del consumo de calor;

• • eliminación de defectos en las estructuras de cerramiento e introducción de estructuras energéticamente eficientes;

• reciclaje, formación avanzada e incentivos materiales para el personal para el uso eficaz de los recursos energéticos y combustibles.

Para las empresas con sus propias fuentes de calor, se requiere capacitación de operadores calificados de calderas. Las personas capacitadas, certificadas y que tengan un certificado de derecho a reparar las calderas pueden estar autorizadas a realizar el servicio de las calderas. Este manual de formación del operador sirve exactamente para solucionar estos problemas.

CAPÍTULO 1. PRINCIPALES DIAGRAMAS DE CALDERAS Y SISTEMAS DE SUMINISTRO DE CALOR

1.1. Diagrama térmico básico de una sala de calderas de agua caliente que funciona con gas combustible

En la Fig. 1.1 muestra un diagrama térmico básico de una sala de calderas de agua caliente que funciona con un sistema cerrado de suministro de agua caliente. La principal ventaja de este esquema es la productividad relativamente baja de la planta de tratamiento de agua y las bombas de alimentación, la desventaja es el aumento en el costo del equipo para los suscriptores de suministro de agua caliente (la necesidad de instalar intercambiadores de calor en los que se transfiere calor desde la red agua al agua utilizada para el suministro de agua caliente). Las calderas de agua caliente funcionan de manera confiable solo cuando se mantiene un caudal constante de agua que pasa a través de ellas dentro de los límites especificados, independientemente de las fluctuaciones en la carga de calor del consumidor. Por lo tanto, en los circuitos térmicos de las calderas de agua caliente, la regulación del suministro de energía térmica a la red de acuerdo con un horario de alta calidad, es decir, cambiando la temperatura del agua que sale de la caldera.

Para garantizar la temperatura de diseño del agua en la entrada a la red de calefacción, el esquema prevé la posibilidad de mezclar la cantidad requerida de agua de la red de retorno (G por) con el agua que sale de las calderas a través de la línea de derivación. Para eliminar la corrosión a baja temperatura de las superficies de calentamiento de la cola de la caldera al agua de la red de retorno a una temperatura inferior a 60 ° C cuando se opera con gas natural y menos de 70-90 ° C cuando se opera con fuelóleo con bajo y alto contenido de azufre. , el agua caliente que sale de la caldera se mezcla mediante una bomba de recirculación al suministro de agua de retorno.

Figura 1.1. Esquema térmico básico de la sala de calderas. Circuito único, dependiente de bombas de recirculación

1 - caldera de agua caliente; 2-5 - bombas para red, recirculación, agua cruda y de reposición; 6- tanque de agua de reposición; 7, 8 - calentadores para agua cruda y purificada químicamente; 9, 11 - enfriadores de agua y vapor de reposición; 10 - desaireador; 12 - instalación para tratamiento químico de aguas.

Figura 1.2. Esquema térmico básico de la sala de calderas. Circuito doble, dependiente con adaptador hidráulico

1 - caldera de agua caliente; Bomba de circulación de 2 calderas; 3- bomba de calefacción de red; 4- bomba de ventilación de red; 5 bombas para suministro de agua caliente sanitaria; 6- Bomba de circulación de ACS; 7 calentador de agua a agua para suministro de agua caliente; Filtro de 8 lodos; Tratamiento de agua con 9 reactivos; Adaptador de 10 hidráulicos; Depósito de 11 membranas.

1.2. Diagramas esquemáticos de redes de calefacción. Redes de calefacción abiertas y cerradas

Los sistemas de suministro de agua caliente se dividen en cerrados y abiertos. En sistemas cerrados, el agua que circula en la red de calefacción se usa solo como portador de calor, pero no se toma de la red. En los sistemas abiertos, el agua que circula en la red de calefacción se utiliza como portador de calor y se extrae total o parcialmente de la red para el suministro de agua caliente y con fines tecnológicos.

Las principales ventajas y desventajas de los sistemas cerrados de suministro de calor por agua:

• • calidad estable del agua caliente suministrada a las instalaciones de los suscriptores, que no difiere de la calidad del agua del grifo;

• simplicidad del control sanitario de las instalaciones locales de suministro de agua caliente y control de la densidad del sistema de calefacción;

• • la complejidad del equipo y el funcionamiento de los suscriptores de suministro de agua caliente;

• • corrosión de las instalaciones de agua caliente locales debido a la entrada de agua del grifo no desaireada en ellas;

• • precipitación de incrustaciones en calentadores de agua y tuberías de instalaciones locales de suministro de agua caliente con agua del grifo con mayor dureza de carbonatos (temporal) (Zh a ≥ 5 mg-eq / kg);

• con una cierta calidad de agua del grifo, es necesario, con sistemas cerrados de suministro de calor, tomar medidas para aumentar la resistencia anticorrosiva de las instalaciones de suministro de agua caliente local o instalar dispositivos especiales en las entradas de los abonados para la desoxigenación o estabilización del agua del grifo y para la protección de lodos.

Las principales ventajas y desventajas de los sistemas de suministro de calor de agua abierta:

• • la posibilidad de utilizar recursos térmicos de bajo potencial (a temperaturas inferiores a 30-40 о С) de la industria para el suministro de agua caliente;

• • simplificación y abaratamiento de las entradas de los abonados y aumento de la durabilidad de las instalaciones de suministro de agua caliente local;

• la posibilidad de utilizar líneas monotubo para el tránsito de calor;

• • complicación y aumento en el costo del equipo de la estación debido a la necesidad de construir plantas de tratamiento de agua y dispositivos de recuperación diseñados para compensar el consumo de agua para el suministro de agua caliente;

• • el tratamiento del agua debe proporcionar clarificación, ablandamiento, desaireación y tratamiento bacteriológico del agua;

• • inestabilidad del agua suministrada a la toma de agua, según indicadores sanitarios;

• • complicación del control sanitario sobre el sistema de suministro de calor;

• complicación del control de la estanqueidad del sistema de suministro de calor.

1.3. Gráfico de temperatura para el control de calidad de la carga térmica.

Hay cuatro métodos para regular la carga de calefacción: cualitativo, cuantitativo, cualitativo-cuantitativo e intermitente (huecos). La regulación de alta calidad consiste en regular el suministro de calor cambiando la temperatura del agua caliente mientras se mantiene una cantidad constante (flujo) de agua; cuantitativo: en la regulación del suministro de calor al cambiar el caudal de agua a su temperatura constante en la entrada a la instalación controlada; cualitativo y cuantitativo: en la regulación del suministro de calor mediante un cambio simultáneo en el caudal y la temperatura del agua; regulación intermitente, o, como se le llama comúnmente, por huecos, en la regulación del suministro de calor mediante la desconexión periódica de las instalaciones de calefacción de la red de calefacción. El programa de temperatura para el control de alta calidad del suministro de calor para sistemas de calefacción equipados con dispositivos de calefacción por convección radiante y conectados a la red de calefacción de acuerdo con un esquema de ascensor se calcula en función de las fórmulas:

T 3 = t int.r + 0.5 (T 3p - T 2p) * (t int.r - t n) / (t int.r - t n.r) + 0.5 * (T 3p + T 2p -2 * t int. r) * [(t int.r - tn) / (t int.r - t nr)] 0.8. T 2 = T 3 - (T 3p - T 2p) * (t int.r - t n) / (t int.r - t n.r). T 1 = (1+ u) * T 3 - u * T 2

donde T 1 es la temperatura del agua de suministro en la línea de suministro (agua caliente), o C; Т 2 - temperatura del agua que ingresa a la red de calefacción desde el sistema de calefacción (agua de retorno), о С; T 3 es la temperatura del agua que ingresa al sistema de calefacción, aproximadamente C; t n - temperatura del aire exterior, aproximadamente С; t vn - temperatura del aire interno, aproximadamente С; u es el coeficiente de mezcla; las mismas designaciones con el índice "p" se refieren a las condiciones de diseño. Para los sistemas de calefacción equipados con dispositivos de calefacción por convección-radiante y conectados directamente a la red de calefacción, sin ascensor, se deben tomar u = 0 y T 3 = T 1. El gráfico de temperatura de la regulación cualitativa de la carga de calor para la ciudad de Tomsk se muestra en la Figura 1.3.

Independientemente del método adoptado de regulación central, la temperatura del agua en la tubería de suministro de la red de calefacción no debe ser inferior al nivel determinado por las condiciones de suministro de agua caliente: para sistemas cerrados de suministro de calor, no inferior a 70 ° C, para sistemas abiertos de suministro de calor: no menos de 60 ° C.La temperatura del agua en la tubería de suministro se ve como una línea discontinua en el gráfico. A bajas temperaturas t n< t н.и (где t н.и – наружная температура, соответствующая излому температурного графика) Т 1 определяется по законам принятого метода центрального регулирования. При t н >t n. y la temperatura del agua en la tubería de suministro es constante (T 1 = T 1i = const), y las instalaciones de calefacción se pueden controlar de forma cuantitativa e intermitente (pasos locales) mediante el método. El número de horas de funcionamiento diario de las instalaciones (sistemas) de calefacción en este rango de temperaturas exteriores se determina mediante la fórmula:

n = 24 * (t int.r - t n) / (t int.r - t n.i)

Ejemplo: determinar las temperaturas T 1 y T 2 para trazar un gráfico de temperatura

T 1 = T 3 = 20 + 0.5 (95-70) * (20 - (-11) / (20 - (-40) + 0.5 (95+ 70-2 * 20) * [(20 - (-11) / (20 - (-40)] 0.8 = 63.1 o C. T 2 = 63.1 - (95- 70) * (95- 70) * (20 - (-11) = 49.7 o C

Ejemplo: Determinación del número de horas de funcionamiento diario de las instalaciones (sistemas) de calefacción en el rango de temperatura exterior t n> t ni. La temperatura del aire exterior es igual at n = -5 o C.En este caso, la instalación de calefacción debe funcionar por día.

n = 24 * (20 - (-5) / (20 - (-11) = 19,4 horas / día.

1.4. Gráfico piezométrico de la red de calefacción.

Las cabezas en varios puntos del sistema de suministro de calor se determinan utilizando gráficos de presión de agua (gráficos piezométricos), que tienen en cuenta la influencia mutua de varios factores:

• • perfil geodésico de la tubería de calefacción;

• • pérdidas de presión en la red;

• la altura del sistema de consumo de calor, etc.

Los modos de funcionamiento hidráulico de la red de calefacción se dividen en dinámico (cuando el refrigerante está circulando) y estático (cuando el refrigerante está en reposo). En el modo estático, la altura del sistema se coloca 5 m por encima de la marca de la posición más alta del agua y se representa con una línea horizontal. Hay una línea de cabecera estática para las tuberías de suministro y retorno. Los cabezales en ambas tuberías están igualados, ya que las tuberías están conectadas mediante sistemas de consumo de calor y puentes de mezcla en las unidades elevadoras. Las líneas de presión en el modo dinámico para las tuberías de suministro y retorno son diferentes. Las pendientes de las líneas de presión siempre se dirigen a lo largo del curso del refrigerante y caracterizan las pérdidas de carga en las tuberías, determinadas para cada sección de acuerdo con el cálculo hidráulico de las tuberías de la red de calefacción. La elección de la posición del gráfico piezométrico se basa en las siguientes condiciones:

• • la presión en cualquier punto de la línea de retorno no debe exceder la presión de operación permitida en los sistemas locales. (no más de 6 kgf / cm 2);

• • la presión en la tubería de retorno debe garantizar el llenado de los dispositivos superiores de los sistemas de calefacción locales;

• • la altura en la línea de retorno, para evitar la formación de vacío, no debe ser inferior a 5-10 m.w .;

• • la presión en el lado de succión de la bomba de red no debe ser inferior a 5 mWC;

• • la presión en cualquier punto de la tubería de suministro debe ser mayor que la presión de ebullición a la temperatura máxima (de diseño) del refrigerante;

• la altura disponible en el punto final de la red debe ser igual o mayor que la pérdida de carga calculada en la entrada del suscriptor en el flujo calculado del refrigerante.

En la mayoría de los casos, al mover el piezómetro hacia arriba o hacia abajo, no es posible establecer un modo hidráulico de este tipo en el que todos los sistemas de calefacción locales conectados puedan conectarse de acuerdo con el circuito dependiente más simple. En este caso, debe centrarse en la instalación en las entradas de los consumidores, en primer lugar, reguladores de contrapresión, bombas en el dintel, en las líneas de retorno o suministro de la entrada, o elegir una conexión independiente con la instalación de calefacción. calentadores de agua a agua (calderas) a los consumidores. El gráfico piezométrico de la red de calefacción se muestra en la Figura 1.4.

Enumere los elementos principales del sistema de calefacción. Dé una definición de una red de calefacción abierta y cerrada, mencione las ventajas y desventajas de estas redes.

1. 1. Escribe en una hoja aparte el equipamiento principal de tu sala de calderas y sus características.

1. 1. ¿Qué redes de calefacción conoces sobre el dispositivo? ¿Cuál es el programa de temperatura para su red de calefacción?

1. 1. ¿Cuál es el propósito del gráfico de temperatura? ¿Qué determina la temperatura de la rotura en el gráfico de temperatura?

1. 1. ¿Cuál es el propósito del gráfico piezométrico? ¿Cuál es el papel de los ascensores, si corresponde, en las unidades de calefacción?

1. En una hoja separada, enumere las características del funcionamiento de cada elemento del sistema de suministro de calor (caldera, red de calefacción, consumidor de calor). ¡Considere siempre estas características en su trabajo! El manual del operador, junto con un conjunto de tareas de prueba, debe convertirse en un libro de referencia para el operador que respeta su trabajo.

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agua y vapor de agua, en relación con el cual se distingue entre sistemas de suministro de calor de agua y vapor. El agua, como portador de calor, se utiliza en las salas de calderas de distrito, principalmente equipadas con calderas de agua caliente y mediante calentadores de agua de calefacción de calderas de vapor.

El agua como portador de calor tiene una serie de ventajas sobre el vapor. Algunas de estas ventajas son especialmente importantes cuando se suministra calor desde plantas de cogeneración. Estos últimos incluyen la posibilidad de transportar agua a grandes distancias sin una pérdida significativa de su potencial energético, es decir, su temperatura (la caída de la temperatura del agua en sistemas grandes es inferior a 1 ° С por 1 km de vía). El potencial energético del vapor, su presión, disminuye durante el transporte de manera más significativa, con un promedio de 0,1 a 0,15 MPa por 1 km de vía. Así, en los sistemas de agua, la presión del vapor en la extracción de las turbinas puede ser muy baja (de 0,06 a 0,2 MPa), mientras que en los sistemas de vapor debería ser de hasta 1–1,5 MPa. Un aumento en la presión de vapor en las salidas de la turbina conduce a un aumento en el consumo de combustible en la CHPP y una disminución en la generación de electricidad basada en el consumo de calor.

Otras ventajas del agua como portador de calor incluyen el menor costo de las conexiones a las redes de calefacción de los sistemas locales de calentamiento de agua y, con los sistemas abiertos, también los sistemas locales de suministro de agua caliente. Las ventajas del agua como portador de calor es la posibilidad de una regulación central (en la fuente de calor) del suministro de calor a los consumidores cambiando la temperatura del agua. Cuando se usa agua, es fácil de operar: los consumidores (inevitables cuando se usa vapor) no tienen drenajes de condensado ni unidades de bombeo para el retorno de condensado.

En la Fig. 4.1 es un diagrama esquemático de una sala de calderas de agua caliente.

Arroz. 4.1 Diagrama esquemático de una sala de calderas de agua caliente: 1 - bomba de red; 2 - caldera de agua caliente; 3 - bomba de circulación; 4 - calentador de agua purificada químicamente; 5 - calentador de agua cruda; 6 - desaireador de vacío; 7 - bomba de maquillaje; 8 - bomba de agua cruda; 9 - tratamiento químico del agua; 10 - enfriador de vapor; 11 - eyector de chorro de agua; 12 - tanque de suministro del eyector; 13 - bomba eyectora.

Las salas de calderas de agua caliente a menudo se construyen en áreas de nueva construcción antes de la puesta en servicio de la cogeneración y las redes de calefacción principales desde la cogeneración hasta las salas de calderas indicadas. Esto prepara la carga de calor para la planta de cogeneración, de modo que cuando las turbinas de calefacción estén en funcionamiento, sus extracciones estén completamente cargadas. Las calderas de agua caliente se utilizan luego como calderas de pico o de reserva. Las principales características de las calderas de agua caliente de acero se muestran en la tabla 4.1.

Cuadro 4.1

5. Suministro de calor centralizado de las salas de calderas de distrito (vapor).

6. Sistemas de calefacción urbana.

El complejo de instalaciones diseñadas para la preparación, transporte y uso del portador de calor constituye el sistema de suministro de calor centralizado.

Los sistemas de suministro de calor centralizados proporcionan a los consumidores calor de potencial bajo y medio (hasta 350 ° C), cuya producción consume alrededor del 25% de todo el combustible producido en el país. El calor, como saben, es uno de los tipos de energía, por lo tanto, al resolver los principales problemas del suministro de energía a objetos individuales y regiones territoriales, el suministro de calor debe considerarse junto con otros sistemas de suministro de energía: suministro de electricidad y gas.

El sistema de suministro de calor consta de los siguientes elementos principales (estructuras de ingeniería): una fuente de calor, redes de calefacción, entradas de abonado y sistemas locales de consumo de calor.

Las fuentes de calor en los sistemas de suministro de calor centralizados son plantas combinadas de calor y energía (CHP), que producen simultáneamente electricidad y calor, o grandes salas de calderas, a veces denominadas estaciones de calefacción de distrito. Los sistemas de suministro de calor basados ​​en plantas de cogeneración se denominan "Calefacción".

El calor obtenido en la fuente se transfiere a uno u otro portador de calor (agua, vapor), que se transporta a través de redes de calefacción a las entradas de abonado de los consumidores. Para transferir calor a largas distancias (más de 100 km), se pueden utilizar sistemas de transporte de calor en un estado químicamente ligado.

Dependiendo de la organización del movimiento del refrigerante, los sistemas de suministro de calor pueden estar cerrados, semicerrados y abiertos.

V sistemas cerrados el consumidor usa solo una parte del calor contenido en el refrigerante, y el refrigerante en sí, junto con la cantidad de calor restante, regresa a la fuente, donde se repone nuevamente con calor (sistemas cerrados de dos tubos).

V sistemas semicerrados el consumidor utiliza tanto una parte del calor que se le suministra como una parte del propio portador de calor, y las cantidades restantes del portador de calor y el retorno de calor a la fuente (sistemas abiertos de dos tubos).

V sistemas abiertos, tanto el refrigerante en sí como el calor contenido en él son totalmente utilizados por el consumidor (sistemas monotubo).

En los sistemas de suministro de calor centralizados, se utiliza el portador de calor agua y vapor de agua, en relación con el cual se distingue entre sistemas de suministro de calor de agua y vapor.

El agua como portador de calor tiene una serie de ventajas sobre el vapor. Algunas de estas ventajas son especialmente importantes cuando se suministra calor desde plantas de cogeneración. Estos últimos incluyen la posibilidad de transportar agua a grandes distancias sin una pérdida significativa de su potencial energético, es decir, su temperatura, la disminución de la temperatura del agua en grandes sistemas es inferior a 1 ° C por 1 km de vía). El potencial energético del vapor, su presión, disminuye durante el transporte de manera más significativa, con un promedio de 0,1 a 0,15 MPa por 1 km de vía. Así, en los sistemas de agua, la presión del vapor en la extracción de las turbinas puede ser muy baja (de 0,06 a 0,2 MPa), mientras que en los sistemas de vapor debería ser de hasta 1–1,5 MPa. Un aumento en la presión de vapor en las salidas de la turbina conduce a un aumento en el consumo de combustible en la CHPP y una disminución en la generación de electricidad basada en el consumo de calor.

Además, los sistemas de agua permiten mantener limpio el condensado del agua de calentamiento de vapor en la cogeneración sin la necesidad de convertidores de vapor complejos y costosos. Con los sistemas de vapor, el condensado regresa de los consumidores a menudo contaminado y lejos de estar completamente (40-50%), lo que requiere costos significativos para su purificación y preparación de agua de alimentación adicional a la caldera.

Otras ventajas del agua como portador de calor incluyen el menor costo de las conexiones a las redes de calefacción de los sistemas locales de calentamiento de agua y, con los sistemas abiertos, también los sistemas locales de suministro de agua caliente. Las ventajas del agua como portador de calor es la posibilidad de una regulación central (en la fuente de calor) del suministro de calor a los consumidores cambiando la temperatura del agua. Cuando se usa agua, es fácil de operar: los consumidores (inevitables cuando se usa vapor) no tienen drenajes de condensado ni unidades de bombeo para el retorno de condensado.

7. Suministro de calor local y descentralizado.

Para los sistemas de suministro de calor descentralizados, se utilizan calderas de vapor o agua caliente, instaladas respectivamente en calderas de vapor y agua caliente. La elección del tipo de calderas depende de la naturaleza de los consumidores de calor y de los requisitos del tipo de portador de calor. El suministro de calor a edificios residenciales y públicos, por regla general, se realiza con la ayuda de agua caliente. Los consumidores industriales necesitan tanto agua caliente como vapor.

La sala de calderas de producción y calefacción proporciona a los consumidores vapor con los parámetros requeridos y agua caliente. En ellos se instalan calderas de vapor, que tienen un funcionamiento más confiable, ya que sus superficies de calentamiento de la cola no están sujetas a una corrosión tan significativa por los gases de combustión como los de agua caliente.

Una característica de las calderas de agua caliente es la ausencia de vapor, por lo que el suministro de los consumidores industriales es limitado, y para desgasificar el agua de reposición es necesario utilizar desaireadores de vacío, que son más difíciles de operar que los atmosféricos convencionales. Sin embargo, el esquema de tuberías para las calderas en estas salas de calderas es mucho más simple que en las de vapor. Debido a la dificultad de evitar que la condensación caiga sobre las superficies de calentamiento de la cola a partir del vapor de agua en los gases de combustión, aumenta el riesgo de falla de las calderas de agua caliente como resultado de la corrosión.

Las instalaciones de generación de calor trimestrales y grupales diseñadas para suministrar calor a uno o varios barrios, un grupo de edificios residenciales o apartamentos individuales, los edificios públicos pueden actuar como fuentes de suministro de calor autónomo (descentralizado) y local. Estas instalaciones son, por regla general, calefacción.

El suministro de calor local se utiliza en áreas residenciales con una demanda de calor de no más de 2,5 MW para el suministro de calefacción y agua caliente de pequeños grupos de edificios residenciales e industriales alejados de la ciudad, o como fuente temporal de suministro de calor antes de que el principal sea Encargado en áreas de nueva construcción. Las salas de calderas con suministro de calor local pueden equiparse con calderas seccionales de hierro fundido, acero soldado, vertical-horizontal-cilíndrico de vapor y agua caliente. Las calderas de agua caliente que han aparecido recientemente en el mercado son especialmente prometedoras.

Con un deterioro suficientemente fuerte de las redes de calefacción existentes de suministro de calor centralizado y la falta de fondos necesarios para su reemplazo, las redes de calefacción más cortas de suministro de calor descentralizado (autónomo) son más prometedoras y más económicas. La transición al suministro de calor autónomo fue posible después de la aparición en el mercado de calderas altamente eficientes de baja producción de calor con una eficiencia de al menos el 90%.

En la industria de las calderas domésticas, aparecieron calderas similares efectivas, por ejemplo, las de la planta de Borisoglebsk. Estos incluyen calderas del tipo "Khoper" (Fig. 7.1) instaladas en calderas automáticas transportables modulares del tipo MT / 4,8 /. Las salas de calderas también funcionan en modo automático, ya que la caldera "Khoper-80E" está equipada con automatismos controlados eléctricamente (Fig.2.4).

Figura 7.1. Vista general de la caldera "Khoper": 1 - mirilla, 2 - sensor de tiro, 3 - tubos, 4 - caldera, 5 - unidad de automatización, 6 - termómetro, 7 - sensor de temperatura, 8 - encendedor, 9 - quemador, 10 - termostato, - 11 - conector, 12 - válvula del quemador, 13 - tubería de gas, 14 - válvula de encendido, 15 - tapón de drenaje, 16 - arranque del encendedor, 17 - salida de gas, 18 - tuberías de calefacción, 19 - paneles, 20 - puerta, 21 - cable con enchufe europeo.

Figura 7.2. muestra el diagrama de instalación de fábrica de un calentador de agua con un sistema de calefacción.

Figura 7.2. Diagrama de instalación de un calentador de agua con sistema de calefacción: 1- caldera, 2 - grifo, 3 - desaireador, 3 - accesorios del tanque de expansión, 5 - radiador, 6 - tanque de expansión, 7 - calentador de agua, 8 - válvula de seguridad, 9 - bomba

El conjunto de suministro de calderas Khoper incluye equipos importados: una bomba de circulación, una válvula de seguridad, un electroimán, una válvula de aire automática, un tanque de expansión con accesorios.

Para las salas de calderas modulares, las calderas del tipo "KVa" con una capacidad de hasta 2,5 MW son especialmente prometedoras. Proporcionan suministro de calefacción y agua caliente a varios edificios de varios pisos del complejo residencial.

La unidad de caldera de agua caliente automatizada "KVA", que funciona con gas natural a baja presión bajo presurización, está diseñada para calentar agua utilizada en sistemas de calefacción, suministro de agua caliente y ventilación. La unidad de caldera incluye una caldera de agua caliente con recuperador de calor, un quemador de gas de bloque automatizado con un sistema de automatización que proporciona regulación, control, monitoreo de parámetros y protección de emergencia. Está equipado con un sistema de suministro de agua autónomo con válvulas de cierre y válvulas de seguridad, lo que facilita la alineación en una sala de calderas. La unidad de caldera tiene características ambientales mejoradas: el contenido de óxidos de nitrógeno en los productos de combustión se reduce en comparación con los requisitos reglamentarios, la presencia de monóxido de carbono es prácticamente nula.

La caldera de gas automática Flagman pertenece al mismo tipo. Tiene dos intercambiadores de calor de tubos con aletas incorporados, uno de los cuales se puede conectar al sistema de calefacción y el otro al sistema de suministro de agua caliente. Ambos intercambiadores de calor se pueden cargar juntos.

La perspectiva de los dos últimos tipos de calderas de agua caliente radica en el hecho de que tienen una temperatura de gases de combustión suficientemente baja debido al uso de intercambiadores de calor o intercambiadores de calor incorporados con tubos con aletas. Dichas calderas tienen una eficiencia de un 3-4% más alta en comparación con otros tipos de calderas que no tienen unidades de recuperación de calor.

También se utiliza calefacción por aire. Para este propósito, se utilizan calentadores de aire del tipo VRK-S fabricados por Teploservis LLC, Kamensk-Shakhtinsky, región de Rostov, combinados con un horno de combustible gaseoso con una capacidad de 0.45-1.0 MW. Para el suministro de agua caliente, en este caso, se instala un calentador de agua a gas de flujo continuo del tipo MORA-5510. Con suministro de calor local, las calderas y el equipo de caldera se seleccionan en función de los requisitos de temperatura y presión del refrigerante (agua caliente o vapor). Como portador de calor para calefacción y suministro de agua caliente, por regla general, se toma agua y, a veces, vapor con una presión de hasta 0.17 MPa. Varios consumidores industriales reciben vapor con una presión de hasta 0,9 MPa. Las redes de calefacción tienen una longitud mínima. Los parámetros del refrigerante, así como los modos de funcionamiento térmico e hidráulico de las redes de calefacción, corresponden al modo de funcionamiento de los sistemas de suministro de agua caliente y calefacción local.

Las ventajas de dicho suministro de calor son el bajo costo de las fuentes de suministro de calor y las redes de calefacción; facilidad de instalación y mantenimiento; puesta en servicio rápida; una variedad de tipos de calderas con una amplia gama de capacidades de calefacción.

Los consumidores descentralizados, que, debido a las grandes distancias de la CHPP, no pueden ser cubiertos por un suministro de calor centralizado, deben tener un suministro de calor racional (eficiente) que cumpla con el nivel técnico y el confort modernos.

La escala de consumo de combustible para el suministro de calor es muy grande. En la actualidad, los edificios industriales, públicos y residenciales reciben calor en aproximadamente 40 + 50% de las salas de calderas, lo cual es ineficaz debido a su baja eficiencia (en las salas de calderas, la temperatura de combustión del combustible es de aproximadamente 1500 ° C y el calor es suministrado al consumidor a temperaturas significativamente más bajas (60 + 100 OS)).

Así, el uso irracional de combustible, cuando parte del calor se escapa hacia la tubería, conduce al agotamiento de los recursos de combustible y energía (FER).

Una medida de ahorro de energía es el desarrollo e implementación de sistemas de suministro de calor descentralizados con fuentes de calor autónomas dispersas.

Actualmente, los más convenientes son los sistemas de suministro de calor descentralizados basados ​​en fuentes de calor no tradicionales, como: sol, viento, agua.

Energía no convencional:

Suministro de calor basado en bombas de calor;

Suministro de calor basado en generadores de calor de agua autónomos.

Perspectivas para el desarrollo de sistemas de suministro de calor descentralizados:

1. Los sistemas de suministro de calor descentralizados no requieren tuberías de calefacción largas y, por lo tanto, grandes costos de capital.

2. El uso de sistemas de suministro de calor descentralizados puede reducir significativamente las emisiones nocivas de la quema de combustible a la atmósfera, lo que mejora la situación ambiental.

3. El uso de bombas de calor en sistemas descentralizados de suministro de calor para instalaciones industriales y civiles permite, en comparación con las salas de calderas, ahorrar combustible en la cantidad de 6 + 8 kg de combustible equivalente. por 1 Gcal de calor generado, que es aproximadamente 30 -: - 40%.

4. Los sistemas descentralizados basados ​​en TN se utilizan con éxito en muchos países extranjeros (EE.UU., Japón, Noruega, Suecia, etc.). Más de 30 empresas se dedican a la fabricación de bombas de calor.

5. En el laboratorio OTT del Departamento de PTS MPEI se instaló un sistema autónomo (descentralizado) de suministro de calor basado en un generador de calor de agua centrífuga.

El sistema opera en modo automático, manteniendo la temperatura del agua en la línea de suministro en cualquier intervalo dado de 60 a 90 ° C.

La relación de transformación de calor del sistema es m = 1,5 -: - 2, y la eficiencia es de aproximadamente el 25%.

6. Un mayor aumento de la eficiencia energética de los sistemas de suministro de calor descentralizados requiere investigación científica y técnica para determinar los modos de funcionamiento óptimos.

8. La elección del portador de calor y el sistema de suministro de calor.

La elección del portador de calor y del sistema de suministro de calor está determinada por consideraciones técnicas y económicas y depende principalmente del tipo de fuente de calor y del tipo de carga térmica. Se recomienda simplificar el sistema de calefacción tanto como sea posible. Cuanto más simple sea el sistema, más barato será construirlo y operarlo. Las soluciones más simples se proporcionan mediante el uso de un solo refrigerante para todo tipo de carga térmica.

Si la carga de calor del distrito consiste solo en calefacción, ventilación y suministro de agua caliente, generalmente se usa calefacción sistema de agua de dos tubos... En los casos en los que, además de la calefacción, la ventilación y el suministro de agua caliente, también hay una pequeña carga tecnológica en el área que requiere calor de mayor potencial, es racional utilizar sistemas de agua de tres tuberías durante la calefacción. Una de las líneas de suministro del sistema se utiliza para satisfacer la carga potencial aumentada.

En los casos en que cuando la principal carga de calor del distrito es la carga tecnológica de mayor potencial, y la carga de calor estacional es pequeña; generalmente vapor.

Al elegir un sistema de suministro de calor y los parámetros del portador de calor, se tienen en cuenta los indicadores técnicos y económicos de todos los elementos: fuente de calor, red, instalaciones de abonado. Energéticamente, el agua es más rentable que el vapor. El uso de calentamiento de agua en múltiples etapas en la CHPP permite aumentar la producción combinada específica de energía eléctrica y térmica, aumentando así el ahorro de combustible. Cuando se utilizan sistemas de vapor, toda la carga de calor suele ser absorbida por el vapor de escape a mayor presión, lo que reduce la generación de energía eléctrica combinada específica.

El calor obtenido en la fuente se transfiere a uno u otro portador de calor (agua, vapor), que se transporta a través de redes de calefacción a las entradas de abonado de los consumidores.

Dependiendo de la organización del movimiento del refrigerante, los sistemas de suministro de calor pueden estar cerrados, semicerrados y abiertos.

Dependiendo de la cantidad de tuberías de calor en la red de calefacción, los sistemas de suministro de calor por agua pueden ser de una tubería, dos tuberías, tres tuberías, cuatro tuberías y combinados, si la cantidad de tuberías en la red de calefacción no permanece constante.

En los sistemas cerrados, el consumidor utiliza solo una parte del calor contenido en el refrigerante, y el refrigerante en sí, junto con la cantidad restante de calor, regresa a la fuente, donde se repone con calor (sistemas cerrados de dos tubos). En los sistemas semicerrados, el consumidor utiliza tanto parte del calor que se le suministra como parte del propio portador de calor, y las cantidades restantes del portador de calor y el retorno de calor a la fuente (sistemas abiertos de dos tubos). En sistemas abiertos, tanto el propio portador de calor como el calor contenido en él son totalmente utilizados por el consumidor (sistemas monotubo).

En las entradas de los suscriptores, el calor (y en algunos casos el propio portador de calor) se transfiere de las redes de calefacción a los sistemas de consumo de calor locales. Al mismo tiempo, en la mayoría de los casos, la utilización del calor no utilizado en los sistemas de calefacción y ventilación locales se lleva a cabo para preparar agua para los sistemas de suministro de agua caliente.

La regulación local (de abonado) de la cantidad y el potencial de calor transferido a los sistemas locales también se lleva a cabo en las entradas, y se monitorea el funcionamiento de estos sistemas.

Dependiendo del esquema de entrada aceptado, es decir Dependiendo de la tecnología adoptada para transferir calor de las redes de calefacción a los sistemas locales, las tasas de flujo estimadas del portador de calor en el sistema de suministro de calor pueden variar entre 1,5 y 2 veces, lo que indica un efecto muy significativo de las entradas de los abonados en la economía del todo el sistema de suministro de calor.

En los sistemas de suministro de calor centralizados, el agua y el vapor se utilizan como portadores de calor, en relación con los cuales se distinguen los sistemas de suministro de calor de agua y vapor.

El agua como portador de calor tiene varias ventajas sobre el vapor; Algunas de estas ventajas son especialmente importantes cuando se suministra calor desde una planta de cogeneración. Estos últimos incluyen la posibilidad de transportar agua a grandes distancias sin una pérdida significativa de su potencial energético, es decir, su temperatura, la disminución de la temperatura del agua en grandes sistemas es inferior a 1 ° C por 1 km de vía). El potencial energético del vapor, su presión, disminuye durante el transporte de manera más significativa, con un promedio de 0.1 - 015 MPa por 1 km de vía. Así, en los sistemas de agua, la presión del vapor en la extracción de las turbinas puede ser muy baja (de 0,06 a 0,2 MPa), mientras que en los sistemas de vapor debería ser de hasta 1–1,5 MPa. Un aumento en la presión de vapor en las salidas de la turbina conduce a un aumento en el consumo de combustible en la CHPP y una disminución en la generación de electricidad basada en el consumo de calor.

Además, los sistemas de agua permiten mantener limpio el condensado del agua de calentamiento de vapor en la cogeneración sin la necesidad de convertidores de vapor complejos y costosos. Con los sistemas de vapor, el condensado regresa de los consumidores a menudo contaminado y lejos de estar completamente (40-50%), lo que requiere costos significativos para su purificación y preparación de agua de alimentación adicional a la caldera.

Otras ventajas del agua como portador de calor incluyen: menor costo de las conexiones a las redes de calefacción de los sistemas locales de calentamiento de agua, y con los sistemas abiertos también los sistemas locales de suministro de agua caliente; la posibilidad de regulación central (en la fuente de calor) del suministro de calor a los consumidores cambiando la temperatura del agua; facilidad de operación: la ausencia de las inevitables trampas de vapor y unidades de bombeo de retorno de condensado para los consumidores.

El vapor como portador de calor, a su vez, tiene ciertas ventajas sobre el agua:

a) gran versatilidad, que consiste en la posibilidad de satisfacer todo tipo de consumos de calor, incluidos los procesos tecnológicos;

b) menor consumo de energía para mover el refrigerante (el consumo de energía para el retorno del condensado en los sistemas de vapor es muy pequeño en comparación con el costo de la electricidad para mover el agua en los sistemas de agua);

c) la insignificancia de la presión hidrostática creada debido a la baja densidad específica del vapor en comparación con la densidad del agua.

La orientación sostenida en nuestro país hacia sistemas de suministro de calor más económicos y las propiedades positivas indicadas de los sistemas de agua contribuyen a su uso generalizado en viviendas y servicios comunales de ciudades y pueblos. En menor medida, los sistemas de agua se utilizan en la industria, donde más de 2/3 de la demanda total de calor se satisface con vapor. Dado que el consumo de calor industrial representa aproximadamente 2/3 del consumo total de calor en el país, la participación del vapor en la cobertura del consumo total de calor sigue siendo muy significativa.

Dependiendo de la cantidad de tuberías de calor en la red de calefacción, los sistemas de suministro de calor por agua pueden ser de una tubería, dos tuberías, tres tuberías, cuatro tuberías y combinados, si la cantidad de tuberías en la red de calefacción no permanece constante. Los diagramas esquemáticos simplificados de estos sistemas se muestran en la Figura 8.1.

Los sistemas monotubo (circuito abierto) más económicos (Figura 8.1.a) son aconsejables solo cuando el consumo medio por hora de agua de red suministrada para las necesidades de calefacción y ventilación coincide con el consumo medio por hora de agua consumida para el suministro de agua caliente. Pero para la mayoría de las regiones de nuestro país, excepto las más al sur, los costos estimados del agua de red suministrada para las necesidades de calefacción y ventilación resultan ser más altos que el consumo de agua consumida para el suministro de agua caliente. Con tal desequilibrio de los costes indicados, el agua no utilizada para el suministro de agua caliente tiene que enviarse al desagüe, lo que resulta muy antieconómico. En este sentido, los más extendidos en nuestro país son los sistemas de suministro de calor de dos tubos: abiertos (semicerrados) (Fig. 8.1., B) y cerrados (cerrados) (Fig. 8.1., C)

Figura 8.1. Diagrama esquemático de los sistemas de calentamiento de agua.

a - un tubo (abierto), b - dos tubos abiertos (semicerrado), c - dos tubos cerrados (cerrados), d-combinado, e-tres tubos, e-cuatro tubos, 1-calor fuente, 2 tuberías de suministro de la red de calefacción, entrada de 3 abonados, 4 - calentador de aire de ventilación, 5 - intercambiador de calor de calefacción de abonado, 6 - calentador, 7 - tuberías del sistema de calefacción local, 8 - sistema de suministro de agua caliente local, 9 - tubería de retorno del sistema de calefacción, 10 - intercambiador de calor de suministro de agua caliente, 11 - suministro de agua fría, 12 - aparato tecnológico, 13 - tubería de suministro de agua caliente, 14 - tubería de recirculación de agua caliente, 15 - sala de calderas, 16 - caldera de agua caliente, 17 - bomba.

Con una distancia significativa de la fuente de calor del área de suministro de calor (con CHPP "suburbanos"), se recomiendan los sistemas de suministro de calor combinados, que son una combinación de un sistema de una tubería y un sistema de dos tuberías semicerrado (Figura 8.1, d). En un sistema de este tipo, la caldera de agua caliente pico, que forma parte del CHPP, se encuentra directamente en el área de suministro de calor, formando una sala de calderas de agua caliente adicional. Desde el CHPP hasta la sala de calderas, solo se suministra tal cantidad de agua a alta temperatura a través de una tubería, que es necesaria para el suministro de agua caliente. Dentro del área de suministro de calor, se dispone un sistema ordinario de dos tubos semicerrados.

En la sala de calderas, el agua de la planta de CHP se agrega al agua calentada en la caldera desde la tubería de retorno del sistema de dos tuberías, y el flujo total de agua con una temperatura más baja que la temperatura del agua proveniente de la CHP. se envía a la red de calefacción urbana. En el futuro, parte de esta agua se utiliza en los sistemas locales de suministro de agua caliente y el resto se devuelve a la sala de calderas.

Los sistemas de tres tubos se utilizan en sistemas industriales de suministro de calor con un flujo constante de agua suministrada para las necesidades tecnológicas (Figura 8.1, e). Dichos sistemas tienen dos tuberías de suministro. Según uno de ellos, el agua con temperatura constante va a los dispositivos tecnológicos y a los intercambiadores de calor para el suministro de agua caliente, según el otro, el agua con temperatura variable va a las necesidades de calefacción y ventilación. El agua enfriada de todos los sistemas locales se devuelve a la fuente de calor a través de una tubería común.

Los sistemas de cuatro tubos (Figura 8.1, e), debido al alto consumo de metal, se utilizan solo en sistemas pequeños para simplificar las entradas de los suscriptores. En tales sistemas, el agua para los sistemas locales de suministro de agua caliente se prepara directamente en la fuente de calor (en las salas de calderas) y se suministra a través de una tubería especial a los consumidores, donde ingresa directamente a los sistemas locales de suministro de agua caliente. En este caso, los suscriptores no tienen instalaciones de calefacción para el suministro de agua caliente y el agua recirculada de los sistemas de suministro de agua caliente se devuelve a la fuente de calor para calefacción. Las otras dos tuberías de dicho sistema están destinadas a sistemas de calefacción y ventilación locales.

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN DE AGUA DE DOS TUBOS

Sistemas cerrados y abiertos... Los sistemas de agua de dos tuberías están cerrados y abiertos. Estos sistemas difieren en la tecnología de preparación de agua para los sistemas locales de suministro de agua caliente (Fig. 8.2). En los sistemas cerrados para el suministro de agua caliente, se utiliza agua del grifo, que se calienta en intercambiadores de calor de superficie con agua de la red de calefacción (Fig. 8.2, a). En sistemas abiertos, el agua para el suministro de agua caliente se toma directamente de la red de calefacción. La extracción de agua de las tuberías de suministro y retorno de la red de calefacción se realiza en cantidades tales que, después de mezclar, el agua adquiere la temperatura requerida para el suministro de agua caliente (Figura 8.2, b).

Figura 8.2 ... Diagramas esquemáticos de la preparación de agua para el suministro de agua caliente en los suscriptores en sistemas de suministro de calor de agua de dos tuberías... a - con un sistema cerrado, b - un sistema abierto, 1 - tuberías de suministro y retorno de la red de calefacción; 2 - intercambiador de calor de suministro de agua caliente, 3 - suministro de agua fría, 4 - sistema de suministro de agua caliente local, 5 - controlador de temperatura , 6 - mezclador, 7 - válvula de inversión

En los sistemas cerrados de suministro de calor, el refrigerante en sí no se consume en ningún lugar, sino que solo circula entre la fuente de calor y los sistemas de consumo de calor locales. Esto significa que dichos sistemas están cerrados en relación con la atmósfera, lo que se refleja en su nombre. Para sistemas cerrados, teóricamente, la igualdad es válida, es decir la cantidad de agua que sale de la fuente y llega a ella es la misma. En sistemas reales, sin embargo, siempre. Parte del agua se pierde del sistema por las fugas en el mismo: a través de casquillos de bombas, juntas de expansión, accesorios, etc. Estas fugas de agua del sistema son pequeñas y, con un buen funcionamiento, no superan el 0,5% del volumen de agua del sistema. Sin embargo, incluso en tales cantidades, provocan ciertos daños, ya que tanto el calor como el refrigerante se pierden inútilmente con ellos.

La inevitabilidad práctica de las fugas permite excluir los vasos de expansión del equipo de los sistemas de calentamiento de agua, ya que las fugas de agua del sistema siempre superan el posible aumento del volumen de agua con un aumento de su temperatura durante el período de calentamiento. El sistema se repone con agua para compensar las fugas en la fuente de calor.

En sistemas abiertos, incluso en ausencia de fugas, la desigualdad es característica. El agua de la red, que sale de los grifos de los sistemas locales de suministro de agua caliente, entra en contacto con la atmósfera, es decir, tales sistemas están abiertos a la atmósfera. El reabastecimiento de sistemas abiertos con agua suele ocurrir de la misma manera que para los sistemas cerrados, en una fuente de calor, aunque, en principio, en tales sistemas, el reabastecimiento es posible en otros puntos del sistema. La cantidad de agua de reposición en los sistemas abiertos es mucho mayor que en los cerrados. Si en sistemas cerrados el agua de reposición solo cubre las fugas de agua del sistema, entonces en sistemas abiertos también debe compensar la captación de agua prevista.

La ausencia de sistemas de suministro de calor abiertos en las entradas de los suscriptores de los intercambiadores de calor de superficie para el suministro de agua caliente y su reemplazo por dispositivos de mezcla baratos es la principal ventaja de los sistemas abiertos sobre los cerrados. El principal inconveniente de los sistemas abiertos es la necesidad de contar con una instalación más potente en la fuente de calor que los sistemas cerrados para el retorno del agua de reposición con el fin de evitar la aparición de corrosión e incrustaciones en las instalaciones de calefacción y redes de calefacción.

Junto con entradas de abonado más simples y económicas, los sistemas abiertos tienen las siguientes cualidades positivas en comparación con los sistemas cerrados:

a) Permitir el uso en grandes cantidades de calor residual de bajo grado, que también está disponible en la CHP.(calor de los condensadores de turbina), y en una serie de industrias, lo que reduce el consumo de combustible para la preparación de un refrigerante;

b) brindar una oportunidad Disminución de la productividad estimada de la fuente de calor. y promediando el consumo de calor para el suministro de agua caliente al instalar acumuladores centrales de agua caliente;

v) aumentar la vida útil sistemas locales de suministro de agua caliente, ya que reciben agua de las redes de calefacción, que no contiene gases agresivos ni sales formadoras de incrustaciones;

GRAMO) reducir los diámetros de las redes de distribución de agua fría (en aproximadamente un 16%), suministro de agua a suscriptores para sistemas locales de suministro de agua caliente a través de tuberías de calefacción;

mi) Déjalo ir a sistemas de una tubería con la coincidencia del consumo de agua para calefacción y suministro de agua caliente .

Las desventajas de los sistemas abiertos Además del aumento de los costos asociados con el tratamiento de grandes cantidades de agua de reposición, se incluyen:

a) la posibilidad, con un tratamiento insuficientemente minucioso del agua, la aparición de color en el agua desmontada, y en el caso de conectar sistemas de calefacción por radiadores a redes de calefacción a través de nodos de mezcla (ascensor, bombeo), también la posibilidad de contaminación del agua desmontada y la aparición de olor en ella debido a la deposición de sedimentos en los radiadores y el desarrollo de bacterias especiales en ellos;

B) Aumento de la complejidad del control sobre la densidad del sistema., ya que en los sistemas abiertos la cantidad de agua de reposición no caracteriza la cantidad de agua que se escapa del sistema, como en los sistemas cerrados.

La baja dureza del agua del grifo original (1–1,5 mg eq / l) facilita el uso de sistemas abiertos, eliminando la necesidad de un tratamiento de agua antiincrustante costoso y complejo. Es aconsejable utilizar sistemas abiertos incluso con aguas de origen muy duras o corrosivas, ya que con estas aguas en sistemas cerrados es necesario disponer el tratamiento del agua en cada entrada de abonado, lo cual es muchas veces más complicado y caro que un solo tratamiento de maquila. agua en una fuente de calor en sistemas abiertos.

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN DE AGUA DE TUBO ÚNICO

En la Figura 8.3 se muestra un diagrama de la entrada del suscriptor de un sistema de suministro de calor de una tubería.

Arroz. 8.3. Esquema de entrada de un sistema de suministro de calor de una tubería.

El agua de la red en una cantidad igual al caudal medio por hora de agua en el suministro de agua caliente se suministra a la entrada a través de la máquina de flujo constante 1. La máquina 2 redistribuye el agua de la red entre el mezclador de suministro de agua caliente y el intercambiador de calor de calefacción 3 y proporciona la temperatura establecida de la mezcla de agua del suministro de calefacción después del intercambiador de calor. V por la noche, cuando no hay extracción de agua, el agua que ingresa al sistema de suministro de agua caliente se drena al tanque de almacenamiento 6 a través de la máquina automática de respaldo 5 (automática "upstream"), que asegura que los sistemas locales estén llenos de agua . Con una ingesta de agua superior a la media, la bomba 7 suministra además agua desde el tanque al sistema de suministro de agua caliente. El agua de circulación del sistema de suministro de agua caliente también se drena al acumulador a través del refuerzo automático 4. Para compensar las pérdidas de calor en el circuito de circulación, incluido el tanque acumulador, el dispositivo automático 2 mantiene la temperatura del agua ligeramente superior a la generalmente aceptada. para sistemas de suministro de agua caliente.

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN DE VAPOR

Figura 8.4. Diagramas esquemáticos de sistemas de suministro de calor a vapor.

a - monotubo sin retorno de condensado; b - dos tubos con retorno de condensado; en - tres tubos con retorno de condensado; 1 - fuente de calor; 2 - línea de vapor; Entrada de 3 suscriptores; 4 - calentador de ventilación; 5 - intercambiador de calor del sistema de calefacción local; 6 - intercambiador de calor del sistema de suministro de agua caliente local; 7 - aparato tecnológico; 8 - drenaje de condensado; 9 - drenaje; 10 - tanque de recolección de condensado; 11 - bomba de condensado; 12 - válvula de retención; 13 - línea de condensado

Al igual que el agua, los sistemas de suministro de calor por vapor son de un solo tubo, de dos tubos y de varios tubos (Fig. 8.4)

En un sistema de vapor de una tubería (Fig. 8.4, a), el condensado de vapor no regresa de los consumidores de calor a la fuente, sino que se usa para el suministro de agua caliente y las necesidades tecnológicas o se arroja al drenaje. Tales sistemas de bajo costo y se utiliza con un bajo consumo de vapor.

Los sistemas de vapor de dos tubos con retorno de condensado a la fuente de calor (Figura 8.4, b) son los más comunes en la práctica.... El condensado de los sistemas de consumo de calor locales individuales se recolecta en un tanque común ubicado en el punto de calentamiento y luego se bombea a la fuente de calor mediante una bomba. El condensado de vapor es un producto valioso: no contiene sales de dureza y gases agresivos disueltos y le permite ahorrar hasta un 15% del calor contenido en el vapor.... La preparación de nuevas porciones de agua de alimentación para las calderas de vapor generalmente requiere costos significativos, que superan el costo de devolver el condensado. La cuestión de la conveniencia de devolver el condensado a la fuente de calor se decide en cada caso específico sobre la base de cálculos técnicos y económicos.

Los sistemas de vapor de múltiples tuberías (Fig. 8.4, c) se utilizan en sitios industriales cuando se recibe vapor de un CHP y en el caso de si la tecnología de producción requiere un par de presiones diferentes... Los costos de construir tuberías de vapor separadas para vapor de diferentes presiones resultan ser menores que el costo del consumo excesivo de combustible en un CHP cuando el vapor se suministra solo para uno, la presión más alta y su posterior reducción para los suscriptores que necesitan un par de presión más baja... El retorno de condensado en sistemas de tres tubos se realiza a través de una línea de condensado común. En varios casos, las tuberías de vapor dobles también se colocan a la misma presión de vapor en ellas para proporcionar un suministro de vapor confiable e ininterrumpido a los consumidores. El número de tuberías de vapor puede ser superior a dos, por ejemplo, cuando se reserva el suministro de vapor de diferentes presiones desde la CHPP o si es conveniente suministrar vapor de tres presiones diferentes desde la CHPP.

En grandes centros industriales, que unen a varias empresas, se están construyendo sistemas complejos de agua y vapor con el suministro de vapor para la tecnología y agua para las necesidades de calefacción y ventilación.

En las entradas de los suscriptores de los sistemas, además de los dispositivos que proporcionan transferencia de calor a los sistemas de consumo de calor locales, El sistema para recoger el condensado y devolverlo a la fuente de calor también es de gran importancia.

Los pares que llegan a la entrada del suscriptor generalmente caen en peine distribuidor, desde donde directamente oa través de una válvula reductora de presión (presión automática "después de sí misma") se dirige a los dispositivos que utilizan calor.

La elección correcta de los parámetros del refrigerante es de gran importancia. Al suministrar calor desde las salas de calderas, es racional, por regla general, elegir altos parámetros del refrigerante que sean permisibles de acuerdo con las condiciones de la tecnología para transportar calor a través de la red y usarlo en las instalaciones de los suscriptores. Un aumento en los parámetros del refrigerante conduce a una disminución en los diámetros de la red de calefacción y una disminución en los costos de bombeo (para el agua). Al calentar, es necesario tener en cuenta la influencia de los parámetros del portador de calor en la economía del CHPP.

La elección de un sistema de calentamiento de agua de tipo cerrado o abierto depende principalmente de las condiciones del suministro de agua de la planta de cogeneración, la calidad del agua del grifo (dureza, corrosividad, oxidabilidad) y las fuentes disponibles de calor de bajo grado para el suministro de agua caliente.

Un requisito previo para los sistemas de suministro de calor abiertos y cerrados es asegurando una calidad estable del agua caliente a los suscriptores de acuerdo con GOST 2874-73 "Agua potable". En la mayoría de los casos la calidad de la fuente de agua del grifo determina la elección del sistema de suministro de calor (STS).

Sistema cerrado: índice de saturación J> -0,5; dureza de carbonato Zh a<7мг-экв/л; (Сl+SО 4) 200мг/л; перманганатная окисляемость не регламентируется.

En un sistema abierto: oxidabilidad por permanganato de O<4мг/л, индекс насыщения, карбонатная жёсткость, концентрация хлорида и сульфатов не регламентируется.

Con una mayor oxidabilidad (O> 4 mg / l), se desarrollan procesos microbiológicos en zonas estancadas de sistemas abiertos de suministro de calor (radiadores, etc.), cuya consecuencia es la contaminación por sulfuros del agua. Por tanto, el agua extraída de las instalaciones de calefacción para el suministro de agua caliente tiene un olor desagradable a sulfuro de hidrógeno.

En términos de rendimiento energético y costes iniciales, los sistemas TS abiertos y cerrados de dos tubos modernos son, en promedio, equivalentes. En términos de costo inicial, los sistemas abiertos pueden tener algunos beneficios económicos. si hay fuentes de agua blanda en la CHPP que no necesita tratamiento de agua y cumple con las normas sanitarias para el agua potable. La red de suministro de agua fría de los suscriptores está descargada y requiere suministros adicionales para la cogeneración. En funcionamiento, los sistemas abiertos son más difíciles que los cerrados debido a la inestabilidad del régimen hidráulico de la red de calefacción, la complicación del control sanitario de la densidad del sistema.

Para el transporte de larga distancia con una alta carga de EBC, en presencia de fuentes de agua que cumplan con los estándares sanitarios cerca de una CHPP o sala de calderas, se justifica económicamente utilizar un sistema TS abierto con tránsito de una tubería (unidireccional) y de dos tuberías. Red de distribución de tuberías.

En caso de transporte de calor a distancias ultralargas en una distancia de aproximadamente 100-150 km o más, es más conveniente verificar la eficiencia del uso de un sistema de transferencia de calor quimotérmico (en un estado químicamente unido, por ejemplo metano + agua = CO + 3H 2).

9. Equipo para CHP. Equipo básico (turbinas, calderas).

El equipo de las estaciones de tratamiento térmico se puede dividir a grandes rasgos en Primaria y secundaria... A el equipo principal de la CHP y las casas de calderas industriales y de calefacción incluyen turbinas y calderas. Las plantas de cogeneración se clasifican según el tipo de carga térmica predominante para calefacción, calefacción industrial e industrial. En ellos se instalan turbinas de los tipos T, PT y R, respectivamente. XXII Congreso de las plantas CPSU (LMZ), Nevsky y Kirovsky en Leningrado, turbinas Kaluga, plantas de ingeniería Bryansk y turbogeneradores de Jarkov. Actualmente, las grandes turbinas de cogeneración son producidas por la Planta de Turbomotores de los Urales que lleva el nombre de V.I. K. E. Voroshilova (UTMZ).

La primera turbina doméstica con una capacidad de 12 MW fue creada en 1931. Desde 1935, todas las CHPP fueron construidas para parámetros de vapor para turbinas de 2.9 MPa y 400 ° C, y prácticamente se detuvo la importación de turbinas de calefacción. A partir de 1950, la industria energética soviética entró en un período de crecimiento intensivo en la eficiencia de las instalaciones de suministro de energía, y el proceso de ampliación de sus equipos y capacidades principales continuó debido al aumento de las cargas térmicas. En 1953-1954. En relación con el crecimiento de la producción de petróleo en los Urales, se inició la construcción de varias refinerías de petróleo de alta capacidad, para lo cual se requirió una planta combinada de calor y energía con una capacidad de 200-300 MW. Para ellos se crearon dos turbinas de muestreo con una capacidad de 50 MW (en 1956 a una presión de 9,0 MPa en la Planta de Metales de Leningrado y en 1957 en UTMZ a una presión de 13,0 MPa). En solo 10 años, se instalaron más de 500 turbinas con una presión de 9,0 MPa con una capacidad total de aproximadamente 9 * 10 3 MW. La capacidad unitaria del CHPP de varios sistemas eléctricos ha aumentado a 125-150 MW. A medida que aumenta la carga de calor tecnológico de las refinerías de petróleo, Con el inicio de la construcción de plantas químicas para la producción de fertilizantes, plásticos y fibras artificiales, que necesitaban vapor hasta 600-800 t / h, se hizo necesario retomar la producción de turbinas de contrapresión. La producción de tales turbinas para una presión de 13,0 MPa con una capacidad de 50 MW se inició en LMZ en 1962. El desarrollo de la construcción de viviendas en las grandes ciudades ha creado una base para la construcción de un número significativo de centrales térmicas con una capacidad de 300-400 MW y más. Para ello, en 1960 se inició la producción de las turbinas T-50-130 con una capacidad de 50 MW en UTMZ, y en 1962 las turbinas T-100-130 con una capacidad de 100 MW. La diferencia fundamental entre estos tipos de turbinas es el uso de calentamiento en dos etapas del agua del sistema de calefacción en ellos debido a la extracción de vapor inferior con una presión de 0.05-0.2 MPa y la superior 0.06-0.25 MPa. Estas turbinas se pueden convertir a contrapresión ( vacío deteriorado) con condensación de vapor de escape en una superficie especial del haz de la red ubicada en el condensador para calentar agua. En algunas plantas de cogeneración, los condensadores de las turbinas de vacío reducido se utilizan en su totalidad como calentadores principales. En 1970, la capacidad unitaria de calefacción CHPP había alcanzado los 650 MW (CHPP No.20 Mosenergo), y las plantas de calefacción industrial - 400 MW (Tolyatti CHPP). El suministro total de vapor en tales estaciones es aproximadamente el 60% del calor total suministrado, y en algunas plantas de cogeneración supera las 1000 t / h.

Una nueva etapa en el desarrollo de la construcción de turbinas de cogeneración es el desarrollo y la creación de turbinas aún más grandes que aumentarán aún más la eficiencia de las centrales térmicas y reducirán el costo de su construcción. La turbina T-250, capaz de proporcionar calor y electricidad a una ciudad con una población de 350 mil habitantes, está diseñada para parámetros de vapor supercrítico de 24.0 MPa, 560 ° C con sobrecalentamiento intermedio de vapor a una presión de 4.0 / 3.6 MPa a temperatura de 565 ° C ... La turbina PT-135 para una presión de 13.0 MPa tiene dos salidas de calefacción con control de presión independiente dentro del rango de 0.04-0.2 MPa en la salida inferior y 0.05-0.25 MPa en la superior. Esta turbina también proporciona extracción industrial con una presión de 1,5 ± 0,3 MPa. La turbina de contrapresión R-100 está diseñada para su uso en centrales térmicas con un consumo significativo de vapor de proceso. De cada turbina se pueden liberar aproximadamente 650 t / h de vapor con una presión de 1,2-1,5 MPa con la posibilidad de aumentarla en el escape a 2,1 MPa. Para suministrar a los consumidores, también se puede utilizar vapor de la extracción adicional no regulada de la turbina con una presión de 3,0-3,5 MPa. La turbina T-170 para una presión de vapor de 13,0 MPa y una temperatura de 565 ° C sin sobrecalentamiento intermedio, tanto en términos de potencia eléctrica como de cantidad de vapor extraído, ocupa un lugar intermedio entre las turbinas T-100 y T-250 . Es recomendable instalar esta turbina en CHPP de ciudad de tamaño mediano con una carga de servicios importante. La capacidad unitaria de la planta de cogeneración sigue creciendo. En la actualidad, ya se están operando, construyendo y diseñando plantas de cogeneración con una capacidad eléctrica de más de 1,5 millones de kW. Las grandes plantas de cogeneración urbanas e industriales requerirán el desarrollo y la creación de unidades aún más potentes. Ya se ha comenzado a trabajar para determinar el perfil de las turbinas de cogeneración con una capacidad unitaria de 400-450 MW.

Paralelamente al desarrollo de la construcción de turbinas, se crearon unidades de caldera más potentes. En 1931-1945. Las calderas de flujo directo de diseño doméstico, que generan vapor con una presión de 3,5 MPa y una temperatura de 430 ° C, son ampliamente utilizadas en la industria energética. Actualmente se producen unidades de caldera con capacidad de 120, 160 y 220 t / h con cámara de combustión de combustibles sólidos, así como fuel oil y gas para su instalación en CHPP con turbinas con capacidad de hasta 50 MW con parámetros de vapor de 9 MPa y 500-535 ° C. Los diseños de estas calderas han sido desarrollados desde los años 50 por casi todas las principales plantas de calderas del país: Taganrog, Podolsk y Barnaul. Común a estas calderas es el diseño en forma de U, el uso de circulación natural, una cámara de combustión abierta rectangular y un calentador de aire tubular de acero.

En 1955-1965. Junto con el desarrollo de unidades con parámetros de 10 MPa y 540 ° C en los TPP, se crearon turbinas más grandes y unidades de calderas con parámetros de 14 MPa y 570 ° C. De estos, turbinas con capacidad de 50 y 100 MW con calderas de la Planta de Calderas Taganrog (TKZ) con capacidad de 420 t / h de los tipos TP-80 - TP-86 para combustible sólido y TGM-84 para gas y combustible. el aceite es el más utilizado. La unidad más potente de esta planta, utilizada en CHPPs de parámetros subcríticos, es una unidad del tipo TGM-96 con una cámara de combustión para quemar gas y fuel oil con una capacidad de 480-500 t / h.

Un diseño de caldera-turbina tipo bloque (T-250) para parámetros de vapor supercrítico con recalentamiento requirió la creación de una caldera de un solo paso con una capacidad de vapor de aproximadamente 1000 t / h. Para reducir el costo de construir un CHP, los científicos soviéticos M.A. Styrtskovich e I.K. Staselyavichus fueron los primeros en el mundo en proponer un esquema para una planta de calefacción combinada de calor y energía utilizando nuevas calderas de agua caliente con una capacidad de calefacción de hasta 210 MW. Se demostró la conveniencia de calentar el agua de la red en la CHPP en la parte pico del horario con calderas especiales de agua caliente pico, negándose a utilizar calderas de energía de vapor más caras para estos fines. Investiga sobre ellos. F.E.Dzerzhinsky completó el desarrollo y la producción de una serie de tamaños estándar de unidades de caldera de calentamiento de agua de gas y aceite de torre unificadas con capacidades de calefacción unitarias de 58, 116 y 210 MW. Posteriormente se desarrollaron calderas de menor capacidad. A diferencia de las calderas tipo torre (PTVM), las calderas KVGM están diseñadas para funcionar con tiro artificial. Tales calderas con una capacidad de calefacción de 58 y 116 MW tienen un diseño en forma de U y están diseñadas para funcionar en el modo principal.

La rentabilidad de los CHPP con turbinas de vapor para la parte europea de la URSS en un momento se logró con una carga térmica mínima de 350-580 MW. Por lo tanto, junto con la construcción de CHPP, se está llevando a cabo a gran escala la construcción de plantas de calderas industriales y de calefacción equipadas con modernas calderas de agua caliente y vapor. Las centrales térmicas de distrito con calderas del tipo PTVM, KVGM se usan con cargas de 35-350 MW, y las calderas de vapor con calderas del tipo DKVR y otras se usan con cargas de 3.5-47 MW. Las pequeñas aldeas e instalaciones agrícolas, las áreas residenciales de las ciudades individuales se calientan mediante pequeñas salas de calderas con calderas de hierro fundido y acero con una capacidad de hasta 1,1 MW.

10. Equipo para CHP. Equipos auxiliares (calentadores, bombas, compresores, convertidores de vapor, evaporadores, unidades de reducción y enfriamiento de ROU, tanques de condensado).

11. Tratamiento de aguas. Estándares de calidad del agua.

12. Tratamiento de aguas. Clarificación, ablandamiento (precipitación, intercambio catiónico, estabilización de la dureza del agua).

13. Tratamiento de aguas. Desaireación.

14. Consumo térmico. Carga estacional.

15. Consumo térmico. Carga todo el año.

16. Consumo térmico. Gráfico de Rossander.

Introducción

Información general y concepto de plantas de calderas.

1 Clasificación de plantas de calderas.

Tipos de calderas de calefacción para calentar edificios.

1 Calderas de gas

2 calderas eléctricas

3 Calderas de combustible sólido

Tipos de calderas para calentar edificios.

1 Calderas de tubo de gas

2 calderas tubulares de agua

Conclusión

Bibliografía

Introducción

Al vivir en latitudes templadas, donde la mayor parte del año es frío, es necesario proporcionar suministro de calor a los edificios: edificios residenciales, oficinas y otros locales. El suministro de calor proporciona una vida cómoda, si es un apartamento o una casa, un trabajo productivo, si es una oficina o un almacén.

Primero, averigüemos qué se entiende por el término "suministro de calor". El suministro de calor es el suministro de sistemas de calefacción de un edificio con agua caliente o vapor. Las centrales térmicas y las salas de calderas son la fuente habitual de suministro de calor. Hay dos tipos de suministro de calor para edificios: centralizado y local. Con uno centralizado, se abastecen distritos individuales (industrial o residencial). Para el funcionamiento eficiente de una red de suministro de calor centralizada, se construye, dividiéndola en niveles, el trabajo de cada elemento es realizar una tarea. Con cada nivel, la tarea del elemento disminuye. Suministro de calor local: suministro de calor a una o más casas. Las redes de calefacción centralizadas tienen una serie de ventajas: menor consumo de combustible y ahorro de costos, uso de combustible de baja calidad y mejores condiciones sanitarias en áreas residenciales. El sistema de calefacción urbana incluye una fuente de calor (CHP), una red de calefacción e instalaciones que consumen calor. La planta combinada de calor y energía produce calor y energía. Las fuentes de suministro de calor local son estufas, calderas, calentadores de agua.

Mi objetivo es familiarizarme con la información general y el concepto sobre las instalaciones de calderas, qué calderas se utilizan para suministrar calor a los edificios.

1. Información general y conceptos sobre plantas de calderas.

Una planta de calderas es un complejo de dispositivos ubicados en salas especiales y que sirven para convertir la energía química del combustible en energía térmica de vapor o agua caliente. Los elementos principales de la planta de calderas son una caldera, un dispositivo de combustión (horno), dispositivos de alimentación y tiro.

Una caldera es un dispositivo de intercambio de calor en el que el calor de los productos calientes de la combustión del combustible se transfiere al agua. Como resultado, en las calderas de vapor, el agua se convierte en vapor y en las calderas de agua caliente se calienta a la temperatura requerida.

El dispositivo de combustión se utiliza para quemar combustible y convertir su energía química en calor de gases calentados.

Los dispositivos de alimentación (bombas, inyectores) están diseñados para suministrar agua a la caldera.

El dispositivo de tiro consta de ventiladores de soplado, un sistema de conductos de gas, extractores de humo y una chimenea, con la ayuda de los cuales se suministra la cantidad requerida de aire al horno y el movimiento de los productos de combustión a través de los conductos de gas de la caldera, así como su remoción a la atmósfera. Los productos de combustión, que se mueven a lo largo de los conductos de gas y en contacto con la superficie de calentamiento, transfieren calor al agua.

Para garantizar un funcionamiento más económico, las plantas de calderas modernas tienen elementos auxiliares: un economizador de agua y un calentador de aire, que sirven respectivamente para calentar agua y aire; dispositivos para el suministro de combustible y la eliminación de cenizas, para limpiar los gases de combustión y el agua de alimentación; Dispositivos de control térmico y equipos de automatización que garantizan el funcionamiento normal e ininterrumpido de todas las partes de la sala de calderas.

Según el propósito para el que se utilice la energía térmica, las salas de calderas se dividen en energía, calefacción y producción y calefacción.

Las casas de calderas suministran vapor a las centrales eléctricas de vapor que generan electricidad y suelen formar parte de un complejo de centrales eléctricas. Las calderas industriales y de calefacción se construyen en empresas industriales y proporcionan energía térmica a los sistemas de calefacción y ventilación, el suministro de agua caliente de los edificios y los procesos de producción. Las calderas de calefacción están destinadas a los mismos fines, pero sirven a edificios residenciales y públicos. Se dividen en independientes, entrelazados, es decir adyacentes a otros edificios e incrustados en edificios. Recientemente, se están construyendo más y más casas de calderas agrandadas independientes con la expectativa de dar servicio a un grupo de edificios, un barrio residencial, un microdistrito. El dispositivo de salas de calderas construidas en edificios residenciales y públicos actualmente solo se permite con la justificación adecuada y el acuerdo con las autoridades de supervisión sanitaria. Las casas de calderas de baja potencia (individuales y en grupos pequeños) suelen constar de calderas, bombas de circulación y alimentación y dispositivos de tiro. Dependiendo de este equipo, se determinan principalmente las dimensiones de la sala de calderas. Las casas de calderas de potencia media y alta (3,5 MW y más) se distinguen por la complejidad del equipo y la composición de las salas de servicio y de servicios públicos. Las soluciones de planificación del espacio de estas salas de calderas deben cumplir con los requisitos de las Normas Sanitarias para el Diseño de Empresas Industriales.

1.1 Clasificación de plantas de calderas

Las plantas de calderas, según la naturaleza de los consumidores, se dividen en energía, producción-calefacción y calefacción. Según el tipo de portador de calor producido, se dividen en vapor (para generar vapor) y agua caliente (para generar agua caliente).

Las plantas de calderas generan vapor para turbinas de vapor en centrales térmicas. Dichas salas de calderas generalmente están equipadas con calderas de potencia grande y media, que generan vapor con parámetros aumentados.

Las plantas de calderas de calefacción industrial (generalmente vapor) generan vapor no solo para las necesidades industriales, sino también para calefacción, ventilación y suministro de agua caliente.

Las instalaciones de calderas de calefacción (principalmente agua caliente, pero también pueden ser de vapor) están diseñadas para dar servicio a los sistemas de calefacción de locales industriales y residenciales.

Dependiendo de la escala del suministro de calor, las salas de calderas de calefacción se dividen en local (individual), grupo y distrito.

Las salas de calderas locales suelen estar equipadas con calderas de agua caliente con calentamiento de agua a una temperatura de no más de 115 ° C o calderas de vapor con una presión de funcionamiento de hasta 70 kPa. Estas salas de calderas están diseñadas para suministrar calor a uno o más edificios.

Las plantas de calderas grupales proporcionan calor a grupos de edificios, áreas residenciales o vecindarios pequeños. Dichas salas de calderas están equipadas con calderas de vapor y de agua caliente, por regla general, con una mayor capacidad de calefacción que las calderas para las salas de calderas locales. Estas salas de calderas suelen estar ubicadas en edificios separados especialmente construidos.

Las calderas de calefacción urbana se utilizan para suministrar calor a grandes áreas residenciales: están equipadas con calderas de agua caliente o vapor relativamente potentes.

2. Tipos de calderas de calefacción

.1 Calderas de gas

Si el gas principal se suministra al sitio, entonces, en la inmensa mayoría de los casos, calentar la casa con una caldera de gas es óptimo, ya que no puede encontrar combustible más barato. Hay muchos fabricantes y modelos de calderas de gas. Para facilitar la comprensión de esta variedad, dividiremos todas las calderas de gas en dos grupos: calderas de piso y calderas de pared. Las calderas de pared y de suelo tienen diferentes diseños y configuraciones.

Una caldera de suelo es algo tradicional y conservador y no ha sufrido cambios importantes durante muchas décadas. El intercambiador de calor para calderas de suelo suele estar hecho de hierro fundido o acero. Hay diferentes opiniones sobre qué material es mejor. Por un lado, el hierro fundido es menos susceptible a la corrosión, un intercambiador de calor de hierro fundido generalmente se hace más grueso, lo que puede tener un efecto positivo en su vida útil. Al mismo tiempo, el intercambiador de calor de hierro fundido también tiene desventajas. Es más frágil y, por tanto, existe el riesgo de microfisuras durante el transporte y la carga y descarga. Además, durante el funcionamiento de las calderas de hierro fundido cuando se usa agua dura, debido a las características de diseño de los intercambiadores de calor de hierro fundido y las propiedades del propio hierro fundido, su destrucción se produce con el tiempo como resultado del sobrecalentamiento local. Si hablamos de calderas de acero, entonces son más livianas, no temen mucho los golpes durante el transporte. Al mismo tiempo, si se usa incorrectamente, el intercambiador de calor de acero puede corroerse. Pero no es muy difícil crear condiciones de funcionamiento normales para una caldera de acero. Es importante que la temperatura en la caldera no descienda por debajo de la temperatura del punto de rocío. Un buen diseñador siempre podrá crear un sistema que maximice la vida útil de la caldera. A su vez, todas las calderas de gas de suelo se pueden dividir en dos grupos principales: con quemadores atmosféricos y presurizados (a veces se les llama reemplazables, ventilados, montados). Los primeros son más sencillos, económicos y silenciosos. Las calderas con quemadores de tiro forzado tienen una mayor eficiencia y son significativamente más caras (teniendo en cuenta el costo del quemador). Las calderas para funcionamiento con quemadores de tiro forzado tienen la opción de instalar quemadores que funcionan con gas o con combustible líquido. La potencia de las calderas de gas de suelo con quemador atmosférico, en la mayoría de los casos, oscila entre los 10 y los 80 kW (pero hay empresas que producen calderas de este tipo más potentes), mientras que los modelos con hinchables reemplazables

los quemadores pueden alcanzar una potencia de varios miles de kW. En nuestras condiciones, otro parámetro de una caldera de gas es muy importante: la dependencia de su automatización de la electricidad. De hecho, en nuestro país, hay casos frecuentes de problemas con la electricidad: en algún lugar se suministra de forma intermitente y en algunos lugares está completamente ausente. La mayoría de las calderas de gas modernas con quemadores atmosféricos funcionan independientemente de la presencia de una fuente de alimentación. En cuanto a las calderas importadas, está claro que no existen tales problemas en los países occidentales y, a menudo, surge la pregunta: ¿hay buenas calderas de gas importadas que funcionen independientemente de la electricidad? Sí hay. Esta autonomía se puede conseguir de dos formas. El primero es simplificar al máximo el sistema de control de la caldera y, debido a la ausencia casi total de automatización, lograr la independencia de la electricidad (esto también se aplica a las calderas domésticas). En este caso, la caldera solo puede mantener la temperatura establecida del refrigerante y no se guiará por la temperatura del aire en su habitación. El segundo método, más progresivo, es utilizar un generador de calor, que genera electricidad a partir del calor, que es necesario para el funcionamiento de la automatización de la caldera. Estas calderas se pueden utilizar con termostatos de ambiente remotos que controlarán la caldera y mantendrán la temperatura ambiente que establezca.

Las calderas de gas pueden ser de una etapa (operar solo a un nivel de potencia) y de dos etapas (2 niveles de potencia), así como con modulación (regulación suave) de potencia, ya que la potencia total de la caldera requiere alrededor del 15-20%. de la temporada de calefacción, y 80-85%. Dado que no es necesario, está claro que es más económico utilizar una caldera con dos niveles de potencia o modulación de potencia. Las principales ventajas de una caldera de dos etapas son: un aumento en la vida útil de la caldera, debido a una disminución en la frecuencia de encendido / apagado del quemador, operación en la 1a etapa con una potencia reducida y una disminución en el número de El encendido / apagado del quemador ahorra gas y, en consecuencia, dinero.

Las calderas montadas en la pared aparecieron relativamente recientemente, pero incluso durante este período de tiempo relativamente corto, ganaron una masa de seguidores en todo el mundo. Una de las definiciones más precisas y amplias de estos dispositivos es "mini sala de calderas". Este término no apareció por casualidad, porque en un caso pequeño no solo hay un quemador, un intercambiador de calor y un dispositivo de control, sino, en la mayoría de los modelos, una o dos bombas de circulación, un tanque de expansión, un sistema que garantiza la seguridad. funcionamiento de la caldera, un manómetro, un termómetro y muchos otros elementos, sin los cuales el trabajo de una sala de calderas normal no puede funcionar. A pesar de que los desarrollos técnicos más avanzados en el campo de la calefacción han cobrado vida en las calderas montadas en la pared, el costo de los "montajes en la pared" es a menudo entre 1,5 y 2 veces menor que el de sus homólogos de pie. Otra ventaja significativa es la facilidad de instalación. A menudo, los compradores creen que la facilidad de instalación es una virtud que solo debería preocupar a los instaladores. Esto no es del todo cierto, porque la cantidad que tendrá que pagar un consumidor real por instalar una caldera mural o por instalar una sala de calderas, donde se instalan caldera, caldera, bombas, tanque de expansión y mucho más por separado, es muy diferente. significativamente. La compacidad y la capacidad de colocar una caldera de pared en casi cualquier interior es otra ventaja de esta clase de calderas.

A pesar de que los desarrollos técnicos más avanzados en el campo de la calefacción han cobrado vida en las calderas montadas en la pared, el costo de los "montajes en la pared" es a menudo entre 1,5 y 2 veces menor que el de sus homólogos de pie. Otra ventaja significativa es la facilidad de instalación. A menudo, los compradores creen que la facilidad de instalación es una virtud que solo debería preocupar a los instaladores. Esto no es del todo cierto, porque la cantidad que tendrá que pagar un consumidor real por instalar una caldera mural o por instalar una sala de calderas, donde se instalan caldera, caldera, bombas, tanque de expansión y mucho más por separado, es muy diferente. significativamente. La compacidad y la capacidad de colocar una caldera de pared en casi cualquier interior es otra ventaja de esta clase de calderas.

Según el método de extracción de los gases de escape, todas las calderas de gas se pueden dividir en modelos con tiro natural (los gases de escape se eliminan por el tiro generado en la chimenea) y con tiro forzado (mediante un ventilador integrado en la caldera). La mayoría de las empresas que producen calderas de gas de pared producen modelos, tanto con tiro natural como forzado. Las calderas de tiro natural son bien conocidas por muchos y la chimenea sobre el techo no sorprende a nadie. Las calderas con tiro forzado aparecieron recientemente y tienen muchas ventajas durante la instalación y el funcionamiento. Como ya se mencionó anteriormente, los gases de escape de estas calderas se eliminan mediante un ventilador incorporado. Dichos modelos son ideales para habitaciones sin chimenea tradicional, ya que los productos de combustión en este caso se eliminan a través de una chimenea coaxial especial, para lo cual basta con hacer solo un agujero en la pared. Una chimenea coaxial también se denomina a menudo "tubería dentro de una tubería". A través del tubo interior de dicha chimenea, los productos de combustión se retiran a la calle con la ayuda de un ventilador y el aire entra por el tubo exterior. Además, estas calderas no queman el oxígeno del local, no requieren una entrada adicional de aire frío al edificio desde la calle para mantener el proceso de combustión, y permiten reducir los costos de inversión durante la instalación, porque no es necesario hacer una costosa chimenea tradicional, en lugar de la cual se utiliza con éxito una coaxial corta y económica. Las calderas de tiro forzado también se utilizan cuando hay una chimenea tradicional, pero la entrada de aire de combustión de la habitación no es deseable.

Por el tipo de encendido, las calderas de gas de pared pueden ser con encendido eléctrico o piezoeléctrico. Las calderas de encendido eléctrico son más económicas, ya que no hay un encendedor con una llama encendida constantemente. Debido a la ausencia de una mecha encendida constantemente, el uso de calderas con encendido eléctrico puede reducir significativamente el consumo de gas, que es más importante cuando se usa gas licuado. El ahorro en gas licuado puede llegar a los 100 kg al año. Hay una ventaja más de las calderas con encendido eléctrico: si el suministro de energía se corta temporalmente, la caldera se encenderá automáticamente cuando se reanude el suministro de energía, y el modelo con encendido piezoeléctrico deberá encenderse manualmente.

Según el tipo de quemador, las calderas murales se pueden dividir en dos tipos: con quemador convencional y con quemador modulante. El quemador modulante proporciona el modo de funcionamiento más económico, ya que la caldera ajusta automáticamente su potencia en función de la demanda de calor. Además, el quemador modulante también proporciona el máximo confort en el modo ACS, lo que le permite mantener la temperatura del agua caliente a un nivel fijo constante.

La mayoría de las calderas suspendidas están equipadas con dispositivos que garantizan su funcionamiento seguro. Entonces, el detector de llama en caso de pérdida de llama apaga el suministro de gas, el termostato de bloqueo en caso de aumento de emergencia en la temperatura del agua de la caldera apaga la caldera, un dispositivo especial apaga la caldera en caso de falla de energía, otro dispositivo bloquea la caldera cuando se apaga el gas. También hay un dispositivo de apagado de la caldera cuando el volumen del refrigerante cae por debajo de la norma y un sensor de control de tiro.

2.2 Calderas eléctricas

Hay varias razones principales para limitar la distribución de calderas eléctricas: lejos de todas las áreas es posible asignar la energía eléctrica requerida para calentar una casa (por ejemplo, una casa con un área de 200 metros cuadrados requiere aproximadamente 20 kW) , un costo de electricidad muy alto, cortes de energía. De hecho, las calderas eléctricas tienen muchas ventajas. Entre ellos: precio relativamente bajo, facilidad de instalación, liviano y compacto, se pueden colgar en la pared, como resultado: ahorro de espacio, seguridad (sin llama abierta), facilidad de operación, una caldera eléctrica no requiere una habitación separada. (sala de calderas), una caldera eléctrica no requiere la instalación de la chimenea, la caldera eléctrica no necesita cuidados especiales, silenciosa, la caldera eléctrica es respetuosa con el medio ambiente, no hay emisiones ni olores nocivos. Además, en los casos en que son posibles cortes de energía, a menudo se usa una caldera eléctrica junto con una de combustible sólido de reserva. La misma opción se usa para ahorrar electricidad (primero, la casa se calienta con combustible sólido barato y luego la temperatura se mantiene automáticamente con una caldera eléctrica).

Vale la pena señalar que cuando se instalan en grandes ciudades con estrictos estándares ambientales y problemas de coordinación, las calderas eléctricas también suelen superar a todos los demás tipos de calderas (incluidas las calderas de gas). Brevemente sobre el diseño y equipamiento de calderas eléctricas. Una caldera eléctrica es un dispositivo bastante simple. Sus elementos principales son un intercambiador de calor, que consta de un tanque con calentadores eléctricos (elementos calefactores) fijados en él, y una unidad de control y regulación. Las calderas eléctricas de algunas empresas se suministran ya equipadas con bomba de circulación, programador, tanque de expansión, válvula de seguridad y filtro. Es importante tener en cuenta que las calderas eléctricas de baja potencia están disponibles en dos versiones diferentes: monofásicas (220 V) y trifásicas (380 V).

Las calderas de más de 12 kW se producen normalmente con solo trifásicos. La gran mayoría de las calderas eléctricas con una capacidad de más de 6 kW se producen en varias etapas, lo que permite un uso eficiente de la electricidad y no enciende la caldera a plena capacidad durante los períodos de transición, en primavera y otoño. Cuando se utilizan calderas eléctricas, lo más importante es el uso racional del vector energético.

2.3 Calderas de combustible sólido

El combustible para calderas de combustible sólido puede ser madera (leña), carbón o carbón, coque y briquetas de turba. Hay dos modelos "omnívoros" que pueden funcionar con todos los tipos de combustible mencionados anteriormente y los que funcionan con algunos de ellos, pero con mayor eficiencia. Una de las principales ventajas de la mayoría de las calderas de combustible sólido es que se pueden utilizar para crear un sistema de calefacción completamente autónomo. Por lo tanto, con mayor frecuencia, estas calderas se utilizan en áreas donde hay problemas con el suministro de gas y electricidad principales. Hay dos argumentos más a favor de las calderas de combustible sólido: disponibilidad y bajo costo de combustible. La desventaja de la mayoría de los representantes de las calderas de esta clase también es obvia: no pueden funcionar en un modo completamente automático y requieren una carga de combustible regular.

Vale la pena señalar que existen calderas de combustible sólido que combinan la principal ventaja de los modelos que existen desde hace muchos años: independencia de la electricidad y son capaces de mantener automáticamente la temperatura establecida del refrigerante (agua o anticongelante). El mantenimiento automático de la temperatura se realiza de la siguiente manera. La caldera tiene un sensor que monitorea la temperatura del refrigerante. Este sensor está conectado mecánicamente al amortiguador. Si la temperatura del refrigerante es más alta que la establecida por usted, entonces el amortiguador se cierra automáticamente y el proceso de combustión se ralentiza. Cuando la temperatura desciende, la compuerta se abre ligeramente. Por tanto, este dispositivo no requiere conexión eléctrica. Como se mencionó anteriormente, la mayoría de las calderas de combustible sólido tradicionales pueden funcionar con lignito y carbón, madera, coque y briquetas.

La protección contra sobrecalentamiento está garantizada por la presencia de un circuito de agua de refrigeración. Este sistema se puede controlar manualmente, es decir cuando la temperatura del refrigerante aumenta, es necesario abrir la válvula en la salida del refrigerante (la válvula en la entrada está constantemente abierta). Además, este sistema también se puede controlar automáticamente. Para hacer esto, se instala una válvula de reducción de temperatura en la tubería de salida, que se abrirá automáticamente cuando el refrigerante alcance su temperatura máxima. Además, qué combustible utilizar para calentar su hogar, es muy importante elegir la potencia de caldera adecuada requerida. La potencia suele expresarse en kW. Se requiere aproximadamente 1 kW de potencia para calentar 10 m2. m de una habitación bien aislada con una altura de techo de hasta 3 m Hay que tener en cuenta que esta fórmula es muy aproximada.

El cálculo de potencia final debe ser de confianza solo para profesionales que, además del área (volumen), tendrán en cuenta muchos más factores, entre ellos el material y grosor de las paredes, el tipo, tamaño, número y ubicación de las ventanas, etc. .

Las calderas con combustión de madera por pirólisis tienen una mayor eficiencia (hasta un 85%) y permiten el control automático de la potencia.

Las desventajas de las calderas de pirólisis, en primer lugar, se pueden atribuir a un precio más alto en comparación con las calderas tradicionales de combustible sólido. Por cierto, hay calderas que funcionan no solo con madera, sino también con calderas de paja. Al elegir e instalar una caldera de combustible sólido, es muy importante cumplir con todos los requisitos para la chimenea (su altura y sección interna).

3. Tipos de calderas para calentar edificios

suministro de calor para caldera de gas

Hay dos tipos principales de calderas de vapor: de tubo de gas y de tubo de agua. Todas las calderas (calderas de tubos de fuego, de tubos de humo y de tubos de fuego), en las que los gases de alta temperatura pasan dentro de los tubos de llama y de humo, emitiendo calor al agua que rodea los tubos, se denominan calderas de tubos de gas. En las calderas de tubos de agua, el agua caliente fluye a través de las tuberías y los gases de combustión lavan las tuberías desde el exterior. Las calderas de tubo de gas se apoyan en las paredes laterales del horno, mientras que las calderas de tubo de agua suelen estar unidas al marco de la caldera o edificio.

3.1 Calderas de tubo de gas

En la ingeniería de energía térmica moderna, el uso de calderas de tubos de gas está limitado por una potencia térmica de aproximadamente 360 ​​kW y una presión de funcionamiento de aproximadamente 1 MPa.

El hecho es que al diseñar un recipiente de alta presión, como una caldera, el grosor de la pared está determinado por los valores especificados del diámetro, la presión de trabajo y la temperatura.

Cuando se exceden los parámetros límite especificados, el espesor de pared requerido resulta ser inaceptablemente grande. Además, se deben tener en cuenta los requisitos de seguridad, ya que una explosión de una gran caldera de vapor, acompañada de una liberación instantánea de grandes volúmenes de vapor, puede provocar un desastre.

Con el estado de la técnica actual y los requisitos de seguridad existentes, las calderas de tubo de gas pueden considerarse obsoletas, aunque muchos miles de estas calderas con una potencia térmica de hasta 700 kW todavía están en funcionamiento, al servicio de empresas industriales y edificios residenciales.

3.2 Calderas tubulares de agua

La caldera tubular de agua se desarrolló en respuesta a las crecientes demandas de una mayor producción de vapor y presión de vapor. El hecho es que cuando hay vapor y agua a mayor presión en una tubería de diámetro no muy grande, los requisitos para el espesor de la pared son moderados y fáciles de cumplir. Las calderas de vapor de tubo de agua tienen un diseño mucho más complejo que las calderas de tubo de gas. Sin embargo, se calientan rápidamente, son prácticamente a prueba de explosiones, se pueden ajustar fácilmente según los cambios de carga, son fáciles de transportar, se reconfiguran fácilmente en soluciones de diseño y permiten una sobrecarga significativa. La desventaja de una caldera de tubos de agua es que hay muchas unidades y conjuntos en su diseño, cuyas conexiones no deben permitir fugas a altas presiones y temperaturas. Además, las unidades de presión de dicha caldera son de difícil acceso para reparaciones.

Una caldera de tubos de agua consta de haces de tuberías conectadas en sus extremos a un tambor (o tambores) de diámetro moderado, todo el sistema está montado sobre la cámara de combustión y encerrado en una carcasa exterior. Los deflectores fuerzan a los gases de combustión a pasar a través de los haces de tubos varias veces, lo que da como resultado una transferencia de calor más completa. Los tambores (de varios diseños) sirven como depósitos de agua y vapor; su diámetro se elige para que sea mínimo para evitar las dificultades típicas de las calderas tubulares de gas. Las calderas tubulares son de los siguientes tipos: horizontales con tambor longitudinal o transversal, verticales con uno o más tambores de vapor, de radiación, verticales con tambor vertical o transversal y combinaciones de estas opciones, en algunos casos con circulación forzada.

Conclusión

Entonces, en conclusión, podemos decir que las calderas son un elemento importante en el suministro de calor de un edificio. Al elegir las estacas, es necesario tener en cuenta los indicadores técnicos, técnicos y económicos, mecánicos y de otro tipo para un mejor tipo de suministro de calor al edificio. Las plantas de calderas, según la naturaleza de los consumidores, se dividen en energía, producción-calefacción y calefacción. Según el tipo de portador de calor producido, se dividen en vapor y agua caliente.

En mi trabajo, se consideran los tipos de calderas de gas, eléctricas y de combustible sólido, así como los tipos de estacas, como las calderas de tubo de gas y de tubo de agua.

De lo anterior, vale la pena resaltar los pros y los contras de varios tipos de calderas.

Las ventajas de las calderas de gas son las siguientes: eficiencia, en comparación con otros tipos de combustible, facilidad de operación (el funcionamiento de la caldera está completamente automatizado), alta potencia (puede calentar un área grande), la capacidad de instalar equipos en la cocina (si la potencia de la caldera es de hasta 30 kW), tamaño compacto, respeto al medio ambiente (pocas sustancias nocivas se liberarán a la atmósfera).

Desventajas de las calderas de gas: antes de la instalación, es necesario obtener un permiso de Gazgortekhnadzor, el peligro de fuga de gas, ciertos requisitos para la habitación donde está instalada la caldera, la presencia de automatización que bloquea el acceso de gas en caso de un fuga o falta de ventilación.

Ventajas de las calderas eléctricas: bajo precio, facilidad de instalación, compacidad y bajo peso: las calderas eléctricas se pueden colgar en la pared y ahorrar espacio útil, seguridad (sin llama abierta), facilidad de operación, las calderas eléctricas no requieren una habitación separada ( sala de calderas), no requieren la instalación de una chimenea, no requieren cuidados especiales, silenciosos, respetuosos con el medio ambiente, sin emisiones ni olores nocivos.

Las principales razones que limitan la propagación de las calderas eléctricas están lejos de todas las áreas, es posible asignar varias decenas de kilovatios de electricidad, un costo de electricidad bastante alto, cortes de energía.

Primero, resaltemos las desventajas de las calderas de combustible sólido: en primer lugar, las calderas de calefacción de combustible sólido usan combustible sólido, que tiene una transferencia de calor relativamente baja. De hecho, para calentar una casa grande con alta calidad, tendrá que gastar mucho combustible y tiempo. Además, el combustible se quemará con bastante rapidez, en dos a cuatro horas. Después de eso, si la casa no se calienta lo suficiente, tendrá que reavivar el fuego. Además, para esto, primero deberá limpiar el horno de los carbones y las cenizas formados. Solo entonces será posible echar leña y volver a encender el fuego. Todo esto se hace a mano.

Por otro lado, las calderas de combustible sólido tienen algunas ventajas. Por ejemplo, no sea exigente con el combustible. De hecho, pueden funcionar eficazmente con todo tipo de combustibles sólidos: madera, turba, carbón y, en general, cualquier cosa que pueda arder. Por supuesto, es posible obtener dicho combustible en la mayoría de las regiones de nuestro país de manera rápida y no demasiado costosa, lo que es un argumento serio a favor de las calderas de combustible sólido. Además, estas calderas son completamente seguras, por lo que se pueden instalar ya sea en el sótano de la casa, o simplemente cerca. Al mismo tiempo, puede estar seguro de que no se producirá una explosión terrible debido a una fuga de combustible. Por supuesto, no es necesario equipar un lugar especial para almacenar combustible, para enterrar tanques para almacenar gas o combustible diesel en el suelo.

Actualmente, hay dos tipos principales de calderas de vapor, a saber, de tubo de gas y de tubo de agua. Las calderas de tubos de gas son aquellas en las que fluyen gases de alta temperatura dentro de los tubos de llama y humo, emitiendo calor al agua que rodea los tubos. Las calderas de tubos de agua se distinguen por el hecho de que el agua caliente fluye a través de las tuberías y las tuberías se lavan al exterior con gases.

Bibliografía

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