Equipos de suministro de agua. Balance térmico de caldera. Potencia útil de la caldera y consumo de combustible.

UNIDADES DE CALDERAS
3.1 Clasificación de calderas.
La parte de la caldera donde se produce la combustión del combustible se llama cámara de combustión. Cuando el combustible se quema en el horno de la caldera, se libera calor, que se transfiere de los productos de combustión (gases de combustión) a través de superficies metálicas de calentamiento al agua. Las cámaras de combustión se dividen en cámara Y en capas.
EN cámara Los fogones queman combustibles gaseosos, líquidos y sólidos (pellets o gránulos). La combustión se produce en el volumen del hogar. El quemador está estrechamente conectado con la cámara de combustión. Mayoría clasificación sencilla Quemadores por tipo de combustible quemado: gas, quemadores de combustible líquido, quemadores. combustible sólido(para pellets o gránulos).

Fig.3.1 Quemador de gas . 1 - cuerpo del quemador, 2 - accionamiento y ventilador del quemador, 3 - encendedor, 4 - control automático del quemador, 5 - cabezal del quemador, 6 - regulador de suministro de aire, 7 - bridas de montaje.
Pequeñas calderas que funcionan con combustible sólido, la mayoría tienen capas o rallar cajas de fuego

Las calderas con cámaras de combustión estratificadas se pueden dividir en los siguientes tipos principales:

- calderas con combustión superior (Fig. 3-3a)

Calderas con combustión inferior (Fig. 3-3c)

Calderas de llama rotativa, etc.

Arroz. 3.2 Mazutnaya quemador de combustible líquido. 1 – cuerpo del quemador, 2 – regulador de aire, 3 – ventilador del quemador, 4 – accionamiento del quemador, 5 – bomba de combustible, 6 – cabezal del quemador, 7 – varilla de montaje de la boquilla, 8 – boquillas, 9 – automatización de control quemadores, 10 – encendedor.


Arroz. 3.3 a – caldera con combustión superior, c – caldera con combustión inferior (1 – aire primario, 2 – aire secundario, 3 – gases de combustión)
Horno de caldera de combustión superior– tradicional, destinado a la combustión combustibles conbajo contenido volátil . La descomposición térmica del combustible y la combustión de los volátiles y el coque resultantes se producen en el propio volumen. cámara cajas de fuego La mayor parte del calor generado se transfiere a las paredes de la cámara de combustión mediante radiación. al quemar combustible conalto contenido volátil (madera, turba) en el volumen del horno se deja suficiente espacio para la combustión de volátiles, donde se suministra aire secundario.

Caldera con combustión inferior. Tiene un eje de combustible, desde donde se suministra constantemente combustible a la parrilla para reemplazar el quemado. Moviéndose en el eje, el combustible se seca y se calienta. Una cierta parte del combustible participa en la combustión; la mayor parte del combustible ubicado en la parrilla no se procesa térmicamente y conserva su contenido volátil original. Directamente cerca de la parrilla, el combustible se gasifica y los volátiles resultantes se queman en una cámara de combustión separada, donde se suministra aire secundario para garantizar una temperatura de combustión suficientemente alta. Una de las paredes de la cámara de postcombustión suele ser de cerámica.
Al actualizar una caldera con llama rotativa y combustión inferior una caldera con combustión rotativa (Fig.3.4a), que utiliza una rejilla cerámica que estabiliza el proceso de combustión. Debido a las muy buenas condiciones de combustión de esta caldera, la cámara de postcombustión tiene un volumen menor en comparación con una caldera con combustión inferior.
Un tipo separado de caldera puede considerarse caldera. con dos separados cámaras de combustión ( cajas de fuego ) – caldera universal (arroz. 3.4b). En condiciones cambiantes de suministro y precios de combustible, una caldera de este tipo es muy conveniente, ya que puede quemar combustibles líquidos, leña, Residuos de madera, turba, briquetas de turba, pellets de madera (gránulos), carbón, etc. En la caldera, como ya se mencionó, hay dos hogares independientes entre sí: un hogar con combustión superior de combustible sólido y un hogar para quemar combustible líquido , delante del cual está instalado el quemador de combustible líquido. La caldera está diseñada para el uso simultáneo de dos tipos de combustible. Cuando se quema combustible sólido, se debe agregar combustible con más frecuencia que, por ejemplo, en el caso de una cámara de combustión de fondo, que está equipada con un pozo de combustible. El quemador de combustible líquido se enciende automáticamente si se quema combustible sólido y la temperatura del agua en la caldera desciende por debajo del nivel permitido.

Normalmente estas calderas cuentan con un intercambiador de calor. agua caliente hecho de tubos en espiral y se puede instalar calentadores eléctricos. Así, la caldera puede ser eléctrica, se puede calentar con combustible sólido y líquido y con esta caldera no es necesaria una caldera de agua caliente aparte.

Arroz. 3.4 a – caldera con llama giratoria, b – caldera universal con dos cámaras de combustión (1 – aire primario, 2 – aire secundario, 3 – gases de combustión).

3.2 Indicadores de eficiencia del horno
Caja de fuego- parte de la instalación de calderas donde se produce la combustión del combustible.

El calor liberado durante la combustión del combustible se transfiere mediante los productos de la combustión al agua a través de superficies calefactoras. Las superficies calefactoras suelen estar hechas de metal o hierro fundido. Intercambio de calor entre el interior y el ambiente externo, separados por una superficie calefactora, se produce por radiación, convección y conductividad térmica. El calor de los productos de combustión se transfiere a la superficie exterior por radiación y convección. En los hornos, la proporción de radiación es superior al 90%. El calor se transfiere a través de la conductividad térmica a través del material de la superficie de calentamiento (metal), así como a través de depósitos en la superficie de calentamiento exterior y incrustaciones en la superficie de calentamiento interior.

Para caracterizar el funcionamiento de los hogares se utilizan varios indicadores:

Potencia térmica del hogar. – la cantidad de calor que se libera durante la combustión del combustible por unidad de tiempo, kW

B– consumo de combustible, kg/s

q a t – menor poder calorífico kJ/kg
Forzar la cámara de combustión – la cantidad de calor que se libera por unidad de tiempo por unidad de superficie de sección transversal de la cámara de combustión, kW/m 2

donde A es el área de la sección transversal de la cámara de combustión, m2.
Potencia volumétrica específica del horno. – la cantidad de calor que se libera por unidad de volumen de la cámara de combustión por unidad de tiempo, kW/m 3 .

donde V es el volumen de la cámara de combustión, m 3.
Específico energía térmica rejillas (capa) cámara de combustión– la cantidad de calor que se libera de la superficie de la rejilla por unidad de tiempo.

R – superficie de la rejilla, m 2

V – volumen de la cámara de combustión, m 3

Eficiencia caldera segúndirecto balance se calcula mediante la relación entre el calor útil Q kas y la cantidad de calor suministrado a la cámara de combustión:


donde G es el flujo de agua a través de la caldera,

h 1 – entalpía del agua a la entrada de la caldera

h 2 – entalpía del agua que sale de la caldera
Eficiencia caldera(la eficiencia bruta no tiene en cuenta el consumo de energía para las necesidades propias) Porindirecto balance:

Dónde q 2 – pérdida de calor con los gases de combustión;

q 3 – pérdida de calor por productos químicos. poco quemado;

q 4 – pérdida de calor del pelaje. poco quemado;

q 5 – pérdida de calor por enfriamiento de la caldera;

q 6 – pérdida de calor por el calor físico de la escoria.
Para encontrar la eficiencia neta. la caldera necesita eliminar el flujo de calor q s Antiguo Testamento Y energía eléctrica q mi Antiguo Testamento para sus propias necesidades:

Normalmente, el consumo para necesidades propias (para el funcionamiento de sopladores, bombas, etc.) de calderas de gas y combustible líquido no supera el 0,3... 1%. Cuanto más potente sea la caldera, menor será el porcentaje.
Eficiencia La caldera a carga nominal difiere de la eficiencia. cola a carga parcial. Cuando la carga de la caldera se reduce por debajo de la carga nominal en una cierta cantidad, se reducen las pérdidas de calor de los gases de combustión y de los productos químicos. poco quemado. Las pérdidas por refrigeración siguen siendo las mismas y su porcentaje aumenta significativamente. Y esta es la razón por la que, cuando disminuye la carga de la caldera, también disminuye el rendimiento. caldera
Un tema aparte es Pérdidas de la caldera durante el funcionamiento periódico., En cual caso general causado por las siguientes razones:

Pérdidas por enfriamiento externo;

Q k.f. – calor físico del combustible;

Q p es el calor del vapor, que se utiliza para atomizar el combustible en la cámara de combustión o se suministra debajo de la parrilla de combustión;

Q k a – calor de combustión del combustible gaseoso.
Al quemar esquisto bituminoso, el calor del combustible utilizado se calcula mediante la fórmula:

Dónde ΔQ ká Significa el calor del efecto endotérmico causado por la descomposición incompleta de los carbonatos:

Con descomposición completa k CO 2 = 1 y ΔQ ka = 0
El calor Q t k suministrado a la planta de calderas se divide en usado útilmente q 1 Y pérdidas de calor:
Q 2 – con gases de combustión;

Q 3 – por quema química insuficiente;

Q 4 – por combustión insuficiente mecánica;

Q 5 – del enfriamiento de la caldera;

Q 6 – con el calor físico de la escoria.
Al equiparar el calor del combustible usado Q t k con los costos de calor, obtenemos:

Esta expresión se llama ecuación balance de calor instalación de calderas.
Ecuación del balance de calor en términos porcentuales:

GRAMO Delaware

3.4 Pérdida de calor caldera
3.4.1 Pérdidas de calor por los gases que salen de la caldera.

donde Hv. gramo. – entalpía de los gases de escape de la caldera en kJ/kg o kJ/m 3 (combustible quemado 1 kg o 1 m 3)

αv. g – coeficiente de exceso de aire

H0k. õ – entalpía del aire necesaria para quemar 1 kg o 1 m 3 de combustible (antes del calentador de aire) en kJ/kg o kJ/m 3.

Dónde V i – volúmenes de componentes (V RO 2, V N2, VO2, V H2O) de gases de escape por unidad de masa o volumen de combustible m 3 / kg, m 3 / m 3

C' i– capacidad calorífica volumétrica isobárica del componente gaseoso correspondiente kJ/m 3 ∙K

θ v.g - temperatura de los gases que salen de la caldera.
Por la cantidad de pérdida de calor. q 2 tiene un impacto significativo tanto en temperatura de los gases de combustiónθ vg, y relación de exceso de aireαv. gramo.

La temperatura de los gases de combustión aumenta debido a la contaminación de las superficies de calentamiento, el coeficiente de exceso de aire de la caldera que funciona al vacío es

debido al aumento de fugas. Generalmente pérdida de calor. q 2 es del 3...10%, pero debido a los factores anteriores puede aumentar.
Para una definición práctica q 2 Durante la prueba térmica de la caldera, se debe determinar la temperatura de los gases de combustión y el coeficiente de exceso de aire. Para determinar el coeficiente de exceso de aire, es necesario medir el porcentaje de RO 2, O 2, CO en los gases de combustión.

1. 
   Pérdidas de calor por combustión químicamente incompleta de combustible (quema química insuficiente)

Las pérdidas por quema química insuficiente se deben a que parte de la sustancia combustible del combustible queda sin utilizar en el horno y sale de la caldera en forma de componentes gaseosos (CO, H 2, CH 4, CH...). La combustión completa de estos gases inflamables es casi imposible debido a temperaturas bajas detrás de la cámara de combustión. Básico razones de la quema química insuficiente la siguiente:

Cantidad insuficiente de aire que fluye hacia la cámara de combustión.

Mala mezcla de aire y combustible.

Pequeño volumen de la cámara de combustión, que determina el tiempo que permanece el combustible en la cámara de combustión, que no es suficiente para la combustión completa del combustible.

Baja temperatura en la cámara de combustión, lo que reduce la velocidad de combustión;

Demasiado calor en la cámara de combustión, lo que puede provocar la disociación de los productos de combustión.
En la cantidad correcta aire y buena mezcla q 3 Depende de la potencia volumétrica específica del horno. La potencia volumétrica óptima de la cámara de combustión, donde q 3 el mínimo depende del combustible quemado, la tecnología de combustión y el diseño del horno. La pérdida de calor por combustión insuficiente de productos químicos es del 0...2% a una potencia volumétrica específica. q v = 0,1 ... 0,3 megavatio/ metro 3 . En hornos donde se produce una intensa combustión de combustible. q v = 3... 10 megavatio/ metro 3 , no hay pérdida de calor por quema química insuficiente.

1. 
   Pérdida de calor por combustión mecánica incompleta (por combustión insuficiente mecánica)

Pérdida de calor por combustión insuficiente mecánica. q 4 Son causadas por el contenido de combustible inflamable en los residuos sólidos de la combustión que salen de la caldera. Parte de la sustancia combustible sólida, que contiene carbono, hidrógeno y azufre, sale junto con los gases de combustión en la parte superior del horno en forma 1. Ceniza voladora , algunos de los residuos sólidos inflamables se eliminan juntos de la parrilla o de debajo de la parrilla 2. con escoria ; puede haber parcial 3. falla de combustible a través de las celdas de la cuadrícula.

Al quemar combustibles líquidos y gaseosos, no se producen pérdidas por no quemar mecánicamente, excepto en los casos en que se forma hollín, que se elimina de la caldera junto con los gases de combustión de escape.
Las pérdidas por falla mecánica se pueden calcular mediante la fórmula:

donde α r, α v, α lt - cantidades específicas residuo de combustible sólido que se ha retirado de la parrilla (α r), o de debajo de la parrilla como si hubiera caído a través de ella (α v), o que sale de la caldera junto con gases inflamables en forma de cenizas volantes (α lt).

Р r, Р v, Р lt – contenido porcentual de sustancia inflamable en tres residuos combustibles.
Q t k – calor utilizado kJ/kg;

1. 
   Pérdidas de calor por refrigeración externa de la caldera.

Las pérdidas de calor por refrigeración externa de la caldera se deben a la penetración del calor a través del revestimiento y aislamiento térmico. Pérdida de calor q 5 Dependen del espesor del revestimiento y del espesor del aislamiento térmico de las piezas de instalación de la caldera. En el caso de calderas grandes (potentes), la superficie de la caldera es menor en comparación con el volumen y q 5 no exceder el 2%.

Para calderas con una potencia inferior a 1 MW, las pérdidas por refrigeración se determinan experimentalmente. Para hacer esto, la superficie exterior de la caldera se divide en partes con un área más pequeña. F i , en medio del cual se mide el flujo de calor q i W./ metro 2 .

Arroz. 13.5. Dependencia del enfriamiento externo de la superficie de la caldera de la producción de vapor de la caldera.
En ausencia de un medidor de calor, la temperatura de la superficie se mide en el centro de cada parte de la superficie de la caldera y la pérdida de calor se calcula mediante la fórmula:

donde α es el coeficiente promedio de transferencia de calor desde la superficie externa de la caldera al ambiente (aire) W./ metro 2 ∙K
Δ t=t F –t õ – diferencia de temperatura media entre la superficie de la caldera y temperatura media aire.

A es el área de la superficie exterior de la caldera, que consta de n partes con un área F i metro 2 .

1. 
   Pérdida de calor con calor físico de la escoria.

donde α r es la cantidad relativa de escoria eliminada del horno de la caldera

t r – temperatura de la escoria 0 C

c r – capacidad calorífica específica de la escoria kJ/ kg∙K

1. 
   Quemadores de combustible sólido

En muchos países se están probando equipos de calderas de combustible sólido para automatizar su funcionamiento. Si se utilizan astillas de madera como combustible, entonces el quemador más común para dicho combustible es un quemador de fogón.

Arroz. 3.6 Fogonero – quemador.

Para quemar combustible granulado (pellets) se utiliza un quemador EcoTec especial.

Fig.3.7 Quemador EcoTec para quemar pellet.
Hay dos tipos principales de calderas de pellets, las primeras son calderas con quemadores especiales de pellets (tanto externos como internos) y las segundas - más modelos simples, reconvertidas, por regla general, a partir de calderas de aserrín, en las que no hay quemador y los pellets se queman en las válvulas de combustión. El primer tipo de calderas de pellets, a su vez, se puede dividir en dos subgrupos: quemadores de pellets empotrables y quemadores de pellets, que se pueden desmontar y cambiar la caldera a otro tipo de combustible (carbón, leña).

Así que primero dejemos claro de qué estamos hablando.

El primer grupo incluye siguientes soluciones en mercado ruso Caldera Junkers + quemador EcoTec, etc. Estructuralmente, esta solución es una caldera de combustible sólido con un quemador de pellets instalado.

El segundo grupo incluye a Fachi y sus clones de Europa del Este, Benekov, etc.

Entonces, una gran diferencia Como vemos, hay un quemador especializado y algún menor en el sistema de suministro de pellet. Más específicamente, se ve así:

¿Cuál es la diferencia entre un quemador de pellets y una grifería de combustión?

En primer lugar, los pellets en un quemador de pellets arden mejor que en los accesorios de combustión, lo que pasa es que un quemador de pellets especializado está equipado con sensores que afectan la combustión de pellets (por ejemplo, un sensor de temperatura, un sensor óptico de llama) y mecanismos activos adicionales ( agitador de cenizas, sistema de autoencendido). La complicación del quemador conduce, por un lado, a una mayor eficiencia de la caldera en su conjunto, pero, por otro lado, el precio de esto es un sistema de control más complejo (y, por tanto, caro).

En segundo lugar, el suministro de aire en un quemador especializado es dirigido y, por regla general, zonal, es decir. Hay un área de suministro de aire primario, hay un área de suministro de aire secundario. Este no es el caso de las griferías de combustión convencionales.

Sistema de alimentación de pellets

En los quemadores de pellets, el sistema de alimentación de pellets está “dividido” en dos partes independientes, cada una con su propio motor eléctrico independiente: tornillo externo y tornillo interno, generalmente conectado manguera de bajo punto de fusión, que es una protección adicional (además de las principales) contra el efecto contraproducente.
En las calderas transformadas a partir de aserrín, los pellets se suministran a las válvulas de combustión mediante un sinfín rígido.

Otras diferencias se derivan de la diferencia en el sistema de alimentación:

Tolva – en quemadores con sinfín rígido, el tamaño de la tolva es limitado. aunque es posible construir sobre un búnker existente. En sistemas con quemadores de pellets es posible diseñar una tolva de cualquier tamaño.

Un ejemplo de quemador de pellets de combustión volumétrica es el quemador de pellets de la empresa sueca EcoTec.

1.	tubo de barrena bajado a la tolva	7.	paredes de caldera con refrigerante
2.	motor eléctrico de barrena externa	8.	ducto de aire
3.	manguera fusible*	9.	tornillo Suministro de pellets a la zona de combustión.
4.	sinfín de tolva interna	10.	soplador de aire
5.	tolva del quemador interno (dispensador)	11.	zona de combustión de pellets
6.	Válvula de caña*

Encendido de un quemador de pellets “frío”

foto 1. ventilador

Durante un arranque “en frío” de la caldera, con información del sensor de nivel sobre la presencia de pellet en el sinfín interno y, en consecuencia, en la zona de combustión, se activa el sistema de autoencendido. Luego, cuando el sensor de llama detecta un fuego abierto, se abre el suministro máximo de aire para continuar con el encendido. Después de un tiempo la caldera entra en modo operación normal. Si el arranque falla, dependiendo del algoritmo de funcionamiento del quemador, es posible lo siguiente: alimentación adicional pellets, purga de aire y reinicio del sistema de autoencendido. Hay modelos que encienden la bomba de refrigerante solo cuando se alcanza la temperatura establecida y la detienen cuando baja.

Durante un arranque “en frío” de la caldera, con información del sensor de nivel sobre la presencia de pellet en el sinfín interno y, en consecuencia, en la zona de combustión, se activa el sistema de autoencendido. Luego, cuando el sensor de llama detecta un fuego abierto, se activa el suministro máximo de aire para continuar con el encendido. Después de un tiempo, la caldera vuelve al funcionamiento normal. Si el arranque no tiene éxito, dependiendo del algoritmo de funcionamiento del quemador, es posible: suministro adicional de pellet, purga de aire y reinicio del sistema de autoencendido. Hay modelos que encienden la bomba de refrigerante solo cuando se alcanza la temperatura establecida y la detienen cuando baja.

Modo de funcionamiento normal de un quemador de pellets

Después del encendido, el quemador pasa al modo de funcionamiento normal. Habiendo configurado previamente la potencia requerida del quemador (por ejemplo, compró un quemador de 25 kW para calentar 150 metros cuadrados, en este caso sería óptimo reducir la potencia del quemador a 10-15 kW) rango de temperatura Durante el funcionamiento del quemador, por ejemplo, el límite inferior es 70 C y el límite superior es 85 C. El algoritmo es el siguiente: cuando la temperatura del refrigerante alcanza el límite superior, la caldera se detiene y entra en modo de espera, después de lo cual el La temperatura comienza a bajar y, cuando se supera el límite inferior, la caldera se pone en marcha automáticamente. La información sobre los cambios de temperatura proviene de un sensor de temperatura externo instalado en el sistema de calefacción (batería) o un sensor interno de la caldera. En consecuencia, cuanto mayor sea este rango, más largos podrán ser los descansos entre el encendido y apagado de la caldera de pellets.

Comenzando desde el modo de espera

El arranque desde el modo de espera se produce cuando se cruza el límite inferior de temperatura establecido. La principal diferencia con el procedimiento de arranque en frío de la caldera es que en este caso se enciende inicialmente el ventilador, que enciende los pellets humeantes. En algunos casos, es posible activar el sinfín interno para suministrar pellet nuevo en sustitución del quemado. El sistema de autoencendido puede encenderse después de varios intentos fallidos de arranque (aunque esto probablemente indica que ha pasado un período de tiempo significativo desde que se paró la caldera y el arranque puede considerarse "en frío").

Cambio dinámico en la potencia del quemador.

Por cambio de potencia dinámico queremos decir la siguiente situación, digamos, como en el ejemplo anterior, su quemador funciona al 75% de su potencia posible, es decir. eso es suficiente para funcionamiento normal sistemas de calefacción y proporcionando el confort necesario. Si, por ejemplo, en invierno la temperatura baja ambiente, el quemador tardará más en alcanzar el límite superior y bajará más rápido al límite inferior, pero la potencia configurada será suficiente para calentar su hogar.

Ahora imagina una situación, tienes instalado un termo de agua caliente y decides ducharte en la noche más fría del año al mismo tiempo, en este caso la bajada de temperatura del refrigerante puede ser bastante brusca, y al cabo de un tiempo Puedes sentir en tu propia piel que la caldera no “tira” de la carga, a pesar de que funciona en modo pico. Precisamente para estos casos se utiliza el sistema de cambio dinámico de la potencia del quemador. En este caso, el quemador aumentará automáticamente la potencia de funcionamiento al 100% y, cuando se alcance la temperatura requerida, volverá a funcionar.

Parar el quemador en modo normal

Después de recibir un comando del panel de control o de un interruptor externo (por ejemplo, módem GSM), el sistema externo de suministro de pellet se apaga y el sinfín interno suministra el pellet restante a la zona de combustión, al mismo tiempo que el ventilador comienza a suministrar. aire de velocidad máxima, para quemar rápidamente los pellets restantes. Después de que haya transcurrido un período de tiempo específico y se haya recibido una señal de que no hay llama, el panel de control apaga el quemador. Vale la pena señalar que cuando el quemador está apagado, es posible continuar monitoreando (temperatura y llama para evitar incendios) durante algún tiempo.

Puesta a punto del quemador de pellets

En la presencia de sensores adicionales Quemador de pellets, es posible ajustar su funcionamiento.
Como parámetros ajustables la velocidad de suministro de pellet y el volumen de aire suministrado cambian.
Utilizado como indicadores. sensores de temperatura, sonda lambda, sondas de temperatura de humos, sondas de presión, etc.
Los parámetros de funcionamiento óptimos de un quemador de pellets se determinan en función de las necesidades del cliente, pero, por regla general, este es el consumo de combustible más bajo.

La instalación de calderas de gas debe realizarse de acuerdo con los requisitos. documentos reglamentarios. Los propios vecinos, propietarios del edificio, no pueden instalar equipos de gas. Debe instalarse de acuerdo con un diseño que sólo puede ser desarrollado por una organización autorizada.

Instalado (conectado) calderas de gas también por especialistas de una organización autorizada. Las empresas comerciales suelen tener documentación de permisos para el servicio postventa de automatizados equipo de gas, a menudo para diseño e instalación. Por tanto, es conveniente utilizar los servicios de una organización.

A continuación, a título informativo, se detallan los requisitos básicos para los lugares donde se pueden instalar calderas que funcionan con gas natural (conectadas a la red de gas). Pero la construcción de tales estructuras debe llevarse a cabo de acuerdo con los requisitos reglamentarios y de diseño.

Diferentes requisitos para calderas con cámara de combustión cerrada y abierta.

Todas las calderas se dividen según el tipo de cámara de combustión y el método de ventilación. La cámara de combustión cerrada se ventila forzadamente mediante un ventilador integrado en la caldera.

Esto permite prescindir de una chimenea alta, pero solo con un tramo horizontal de la tubería y tomar aire para el quemador de la calle a través de un conducto de aire o de la misma chimenea (chimenea coaxial).

Por lo tanto, los requisitos para el lugar de instalación de una caldera de pared de baja potencia (hasta 30 kW) con cámara de combustión cerrada no son tan estrictos. Se puede instalar en seco. lavadero, incluso en la cocina.

Instalación de equipos de gas en salas prohibido, prohibido en el baño

Las calderas con quemador abierto son otro asunto. Trabajan en una chimenea alta (por encima de la cumbrera del techo), lo que crea una corriente de aire natural a través de la cámara de combustión. Y el aire se toma directamente de la habitación.

La presencia de una cámara de combustión de este tipo conlleva una limitación principal: estas calderas deben instalarse en habitaciones separadas especialmente designadas para ellas: cámaras de combustión (salas de calderas).

¿Dónde se puede ubicar la sala del horno (sala de calderas)?

El local para la instalación de calderas se puede ubicar en cualquier piso de una casa particular, incluidos el sótano y el sótano, así como en ático y en el tejado.

Aquellos. una habitación dentro de la casa con dimensiones no inferiores a las estándar, cuyas puertas dan a la calle, se puede adaptar para la sala de calderas. Y también equipado con ventana y rejilla de ventilación. cierta area y etc.
La sala de calderas también se puede ubicar en un edificio separado.

¿Qué y cómo se puede colocar en la cámara de combustión?

El paso libre desde la parte frontal del equipo de gas instalado debe tener al menos 1 metro de ancho.
La sala de calderas puede albergar hasta 4 unidades de equipos de calefacción a gas con camaras cerradas combustión, pero poder total no más de 200kW.

Dimensiones del horno

La altura del techo en la sala de calderas es de al menos 2,2 metros y la superficie del suelo es de al menos 4 metros cuadrados. para una caldera.
Pero el volumen de la cámara de combustión se regula en función de la potencia del equipo de gas instalado:
- hasta 30 kW inclusive - al menos 7,5 metros cúbicos;
– 30 – 60 kW inclusive – no menos de 13,5 metros cúbicos;
– 60 – 200 kw – no menos de 15 metros cúbicos.

¿Con qué está equipado el horno?

La sala de calderas está equipada con puertas a la calle con un ancho de al menos 0,8 metros, así como una ventana para iluminación natural con un área de al menos 0,3 metros cuadrados. por 10 metros cúbicos horno.

La sala de calderas cuenta con una fuente de alimentación monofásica de 220 V, realizada de acuerdo con el PUE, así como un sistema de suministro de agua conectado a calefacción y agua caliente, así como un sistema de alcantarillado que puede recibir agua en caso de de inundaciones de emergencia, incluso en el volumen de la caldera y del tanque de compensación.

No se permite la presencia de materiales inflamables y peligrosos para el fuego en la sala de calderas, incluidos los materiales de acabado en las paredes.
La tubería principal de gas dentro del horno debe estar equipada Dispositivo de bloqueo uno para cada caldera.

¿Cómo se debe ventilar la sala del horno (sala de calderas)?

La sala de combustión debe estar equipada ventilación de escape, se puede conectar a sistema de ventilación todo el edificio.
Se puede suministrar aire fresco a las calderas a través de una rejilla de ventilación, que se instala en la parte inferior de la puerta o en la pared.

En este caso, el área de los agujeros en esta parrilla no debe ser inferior a 8 cm cuadrados por kilovatio de potencia de la caldera. Y si el caudal de entrada desde el interior del edificio es de al menos 30 cm2. a 1kW.

Chimenea

Los valores del diámetro mínimo de la chimenea en función de la potencia de la caldera se dan en la tabla.

Pero la regla básica es la siguiente: el área de la sección transversal de la chimenea no debe ser menos área Orificio de salida de la caldera.

Cada chimenea debe tener un orificio de inspección situado al menos a 25 cm por debajo de la entrada de la chimenea.

Para un funcionamiento estable, la chimenea debe estar más alta que la cumbrera del techo. Además, el tronco de la chimenea (parte vertical) debe estar absolutamente recto.

Esta información se proporciona con fines informativos únicamente para la formación Idea general sobre hornos en casas particulares. Al construir una habitación para albergar equipos de gas, debe guiarse por soluciones de diseño y requisitos de los documentos reglamentarios.

Clasificación

Tecnologías para la combustión de combustibles orgánicos.

Por método de combustión de combustible:

• en capas;
• cámara.

Los hogares de capas, a su vez, se clasifican:

• Por ubicación relativa al revestimiento de la caldera:
  • interno;
  • remoto
• Según la ubicación de las rejillas:
  • con barras horizontales;
  • con rejas inclinadas.
• Según el método de organización del suministro y mantenimiento de combustible:
  • manual;
  • semimecánico;
  • motorizado.
• Según la naturaleza de la organización de la capa de combustible sobre la parrilla:
  • con parrilla de combustible fija;
  • con una parrilla estacionaria y una capa de combustible que se mueve a lo largo de ella;
  • con una parrilla móvil que mueve la capa de combustible que se encuentra sobre ella (moviendo la capa de combustible junto con la parrilla).

Los hogares de cámara se dividen en:

• Según el método de eliminación de escoria:
  • con eliminación de escoria sólida;
  • con eliminación de escoria líquida:
    • cámara única;
    • dos cámaras.

Cámara de combustión de capas

Cámara de combustión de capas

Los hornos en los que se quema combustible sólido grumoso en capas se denominan estratificados. Esta cámara de combustión consta de una rejilla que soporta una capa de combustible en trozos y un espacio de combustión en el que se queman los volátiles inflamables. Cada cámara de combustión está diseñada para quemar un tipo específico de combustible. Los diseños de hogares son variados, y cada uno de ellos corresponde. de cierta manera incendio. El rendimiento y la eficiencia de la instalación de la caldera dependen del tamaño y diseño del hogar.

Las cámaras de combustión en capas, según la naturaleza de la organización de la capa de combustible en la parrilla, se dividen en tres clases:

• Con una parrilla fija y una capa inmóvil de combustible sobre ella;
• Con una parrilla estacionaria y una capa de combustible moviéndose a lo largo de ella;
• Con una parrilla móvil que mueve la capa de combustible que se encuentra sobre ella (moviendo la capa de combustible junto con la parrilla).

Dependiendo del grado de mecanización del suministro de combustible y eliminación de escoria, los hornos estratificados se dividen en:

• fogones operados manualmente (fogones manuales);
• semimecánico;
• totalmente mecanizado;

Cámara de combustión

Cámara de combustión

Los hornos de cámara se utilizan para quemar combustibles sólidos, líquidos y gaseosos. En este caso, el combustible sólido primero debe triturarse hasta obtener un polvo fino en instalaciones especiales de preparación de polvo (molinos de carbón), y el combustible líquido debe pulverizarse en gotas muy pequeñas en boquillas de fueloil. El combustible gaseoso no requiere preparación preliminar.

Características de la cámara de combustión

Características térmicas del hogar.

La cantidad de combustible que se puede quemar con pérdidas mínimas en esta cámara de combustión para obtener cantidad requerida El calor está determinado por el tamaño y tipo del dispositivo de combustión, así como por el tipo de combustible y el método de combustión. Los indicadores cualitativos del funcionamiento de un dispositivo de combustión incluyen la cantidad de pérdida de calor debido a la combustión química incompleta y la combustión insuficiente mecánica. El valor numérico de estas pérdidas es diferente para diferentes dispositivos de combustión; También depende del tipo de combustible y de cómo se quema. Entonces, para los fogones de cámara, el valor oscila entre el 0,5 y el 1,5%, para los fogones de capas, del 2 al 5% (pérdida de calor); con combustión de cámara de combustible es del 1-6%, con combustión de capa es del 6-14% (quema insuficiente).

Características de diseño de la cámara de combustión.

Los principales indicadores de diseño de la cámara de combustión son:

• Volumen de la cámara de combustión (m 3);
• Área de la pared del horno (m2);
• Área ocupada por la superficie receptora del haz (m2);
• Superficie Promenal (m2);
• El grado de cribado de las paredes del horno;
• Coeficiente de eficiencia térmica del horno.

Intercambio de calor en la cámara de combustión.

En la cámara de combustión se produce simultáneamente la combustión del combustible y un complejo intercambio de calor por radiación y convección entre el medio que la llena y las superficies calefactoras.

Las fuentes de radiación en los hornos durante la combustión de capas de combustible son la superficie de la capa caliente de combustible, la llama de combustión de sustancias volátiles liberadas del combustible y los productos de combustión triatómica C0 2, S0 2 y H 2 O.

En quema de polvo de combustible sólido y fuel oil, las fuentes de radiación son centros de llama formados cerca de la superficie de las partículas de combustible durante la combustión de volátiles distribuidos en la antorcha, partículas calientes de coque y cenizas, así como productos de combustión triatómica. Cuando el combustible líquido atomizado se quema en una antorcha, la radiación de las partículas de combustible es insignificante.

Al quemar gas, las fuentes de radiación son el volumen de su antorcha encendida y los productos de combustión triatómica. En este caso, la intensidad de la radiación de la antorcha depende de la composición del gas y de las condiciones del proceso de combustión.

El calor más intenso lo emite la llama de la quema de sustancias volátiles liberadas durante la combustión de combustibles sólidos y líquidos. La radiación del coque quemado y las partículas de ceniza calientes es menos intensa; la radiación de los gases triatómicos es la más débil. Los gases diatómicos prácticamente no emiten calor. Según la intensidad de la radiación en la región visible del espectro, se distinguen:

• luminoso
• semiluminoso
• antorchas no luminosas.

La radiación de una antorcha luminosa y semiluminosa está determinada por la presencia materia particular-coque, hollín y cenizas en la corriente de productos de combustión. La radiación de una antorcha no luminosa es la radiación de gases triatómicos. La intensidad de la radiación de las partículas sólidas depende de su tamaño y concentración en el volumen de combustión. En términos de intensidad de radiación específica, las partículas de coque se acercan a un cuerpo completamente negro, pero cuando se quema polvo de combustible sólido, su concentración en la antorcha es baja (aproximadamente 0,1 kg/m3) y, por lo tanto, la radiación de las partículas de coque en las rejillas del horno es pequeña. 25-30% de la radiación total del ambiente de combustión. Las partículas de ceniza llenan todo el volumen de combustión, su concentración depende del contenido de cenizas del combustible. La radiación térmica de las partículas de ceniza en los hornos de antorcha representa del 40 al 60% de la radiación total del entorno de combustión. Las partículas de hollín se forman cuando se quema gasóleo y gas natural. En el núcleo de la columna están muy concentrados y tienen una alta emisividad. La radiación de gases triatómicos que llenan el volumen de la cámara de combustión está determinada por su concentración y el espesor del volumen de radiación.

La proporción de radiación de los gases triatómicos es del 20 al 30% de la radiación total. En los hornos de gasóleo, la longitud del soplete se divide convencionalmente en dos partes:

• brillante
• no luminoso

La intensidad de la radiación del núcleo del soplete de fueloil es 2-3 veces mayor que la del núcleo del soplete cuando se quema polvo de combustible sólido. La percepción del calor de las rejillas del hogar está determinada por la intensidad de la radiación del entorno de combustión y la eficiencia térmica de las rejillas. Un aumento en la intensidad de la radiación del entorno del horno aumenta el flujo de calor que incide en las pantallas. Reducir la eficiencia térmica de las mamparas reduce su percepción del calor.

Literatura

• Kiselev N.A. Instalaciones de calderas. - Moscú: Escuela Superior, 1979. - 270 p.
• Sidelkovsky L.N., Yurenev V.N. Instalaciones de calderas de empresas industriales. - Moscú: Energía, Energoutomizdat, 1988. - 528 p. - 35.000 ejemplares. -

La invención se refiere al diseño de cámaras de combustión de calderas cuando se queman combustibles líquidos y gaseosos. El diseño consta de una cerca externa, una esquina o estabilizadores de llama planos instalados dentro del volumen de combustión. Dentro de las zonas de estabilización se instalan tuberías de suministro de aire secundario/terciario. Los reflectores se instalan a lo largo de la valla exterior. Por lo tanto, el proceso de organización de la combustión de combustible implica superficies de calentamiento adicionales instaladas dentro de la cámara de combustión. Se utilizan no solo como superficies de refrigeración, sino también como elementos que organizan el propio proceso de combustión. La invención permite reducir las dimensiones de la cámara de combustión. 3 salario mosca, 3 enfermos.

La invención se refiere al diseño de cámaras de combustión de calderas cuando se queman combustibles líquidos y gaseosos. Se conocen diseños de cámaras de combustión de calderas compuestas por superficies calefactoras envolventes y de pantalla (2). Se introducen pantallas o pantallas de doble luz en el volumen de la cámara de combustión, lo que aumenta la eliminación de calor por unidad de longitud o altura de la cámara de combustión, es decir, estas superficies calefactoras realizan una función: la eliminación de calor. Como saben, la cámara de combustión de una caldera moderna realiza dos funciones principales: quemar combustible y enfriar los gases a una determinada temperatura a la salida del horno. El objetivo de la invención es reducir el volumen y las dimensiones de la cámara de combustión involucrando superficies de calentamiento adicionales instaladas dentro del horno en el proceso de organización de la combustión del combustible, es decir. utilizándolos no solo como superficies de enfriamiento, sino también como elementos que organizan el propio proceso de combustión, es decir, realizando no una, sino varias funciones. Esta tarea se logra porque en la cámara de combustión para quemar combustible líquido y gaseoso, que consta de superficies de calentamiento envolventes y de pantalla (doble luz) y un dispositivo de quemador, las superficies de calentamiento de la pantalla están dispuestas en forma de llama angular o plana. Estabilizadores, algunos de los estabilizadores planos están instalados en ángulo con respecto al flujo, los conductos de aire están instalados en el área del estabilizador de llama. La superficie interior de los estabilizadores se aísla, por ejemplo, disparando gunita sobre las púas. El uso de estabilizadores de llama planos y angulares se utiliza ampliamente en las cámaras de combustión de los motores de turbina de gas (1). El diseño de los estabilizadores mencionados cumple la función de organizar el proceso de combustión, pero no participa en la eliminación de calor de los gases. En la Fig. 1 muestra una sección transversal en planta de la cámara de combustión; 2 - sección А-А en la Fig. 1, en la fig. 3 - nodo B en la Fig. 1. La estructura consta de una valla externa 1, una esquina 2 o un estabilizador de llama plano 3 instalado dentro del volumen de combustión. Las tuberías para suministrar aire secundario (terciario) 4 se instalan dentro de las zonas de estabilización. Los deflectores de flujo 5 se instalan a lo largo de la cerca exterior 1. El diseño funciona de la siguiente manera. El combustible en la entrada de la cámara se premezcla con aire primario cuando el exceso de este último es inferior a 1. El aire secundario y terciario para la postcombustión de la mezcla pobre se suministra a lo largo del flujo de gas directamente a las zonas de estabilización de la llama, llevando el exceso de aire hasta la mínima combustión química y mecánica calculada según las condiciones. La combustión del combustible se lleva a cabo a lo largo de un camino con una intensa eliminación de calor mediante el calentamiento de superficies, que son los propios estabilizadores. La eliminación de calor durante la combustión equivale, en términos del efecto de reducción de la temperatura de combustión, a la recirculación del gas enfriado hacia el núcleo de la llama, lo que, como se sabe, ayuda a reducir la formación de óxidos de nitrógeno. A medida que la mezcla en combustión se mueve, mientras se elimina calor al mismo tiempo, la temperatura del flujo disminuye y el volumen del gas también disminuye. Para mantener la naturaleza de la estabilización al mismo nivel, se aconseja aumentar el ángulo de apertura de las esquinas 2 > 1; en el límite, el estabilizador de esquina se transforma (a caudales bajos) en una placa 3 instalada transversalmente. En la salida del flujo, es aconsejable orientar las placas a lo largo de la rotación del gas. Para reflejar el gas que se mueve a lo largo de las paredes del recinto, se instalan reflectores 5. Todo lo anterior permite organizar el proceso de combustión del combustible y su enfriamiento en uno solo, lo que permite reducir las dimensiones de la combustión. cámara, especialmente en longitud.

Afirmar

1. Cámara de combustión de una caldera para quemar combustible líquido y gaseoso, que consta de superficies calefactoras envolventes y de pantalla y un dispositivo quemador, caracterizada porque las superficies calefactoras de pantalla están dispuestas en forma de estabilizadores de llama angulares o planos. 2. Cámara según la reivindicación 1, caracterizada porque parte de los estabilizadores planos están instalados en ángulo con respecto al techo. 3. Cámara según la reivindicación 1, caracterizada porque en la zona de los estabilizadores de llama están instalados conductos de aire. 4. Cámara según la reivindicación 1, caracterizada porque superficie interior Los estabilizadores se aíslan, por ejemplo, rellenando las púas con hormigón proyectado.