Dimensionarea prizei de aer proaspat

Se cunoaste debitul de aer necesar arderii, din relatiile precedente. Pentru un numar oarecare de cazane vom putea scrie:

m³/h cu kg/h

Dimensionarea prizei se poate face apeland ecuatia de continuitate.

cu: - coeficient de obturare a sectiunii nete de plasa si jaluzele neprevazute.

m/s

m²

De aici raman probleme de amplasament si fractionare pentru a sigura distribuirea uniforma a aerului.

Daca se pune si problema incalzirii acestuia pana la temperatura camerei se scrie:

Q_BI = Q_AR = V^*_ar c_p (t_i - t_e); W

sau daca s-a admis fractionarea Q_BIx = Q_AR/x, unde " x" reprezinta numarul prizelor.

Dimensionarea clapetei antiexplozie

Sa consideram ca model de calcul, cazul cilindrilor cu pereti grosi pentru care ROM ne indica urmatoarea stare de efort.

daN/cm²

daN/cm²

Din conditia de echilibru a fortelor rezulta:

sau:

iar dupa inlocuiri:

Impunand "" pentru clapeta rezulta greutatea necesara a clapetei (G_nec), care se compara cu greutatea celei tipizate. Dupa cum rezulta acest necesar se vor adauga mase suplimentare sau nu.

Aspecte constructive referitoare la cosul si canalul de fum

Evacuarea gazelor de ardere se va face, ori de cate ori este posibil, prin tiraj natural, tirajul fortat urmand a se adopta in cazurile in care tipul cazanului impune aceasta (Dp_caz este prea mare) si cand se recupereaza o parte din caldura gazelor de ardere.

Cosurile de fum se executa si se izoleaza termic fata de elementele de constructie conform prevederilor STAS 6793, astfel incat sa nu conduca la incendierea pattilor combustibile.

In cazul tirajului natural se admite racordarea mai multor cazane la acelasi cos de fum necompartimentat, cu conditia ca sectiunea utila sa nu depaseasca 2m³, contrar se compartimenteaza pe toata inaltimea lui, prevazandu-se canale de fum orizontale separate pentru fiecare compartiment al cosului.

Pe racordurile dintre cazane si canalul de fum se vor prevedea dispozitive de reglare a tirajului cazanelor in functiune (SR) si pentru inchiderea gazelor de ardere la cazanele care nu functioneaza.

Pentru masurarea temperaturii, prelevarea probelor pentru analiza gazelor de ardere, precum si pentru masurarea tirajului, se vor prevedea stuturi din teava f 1 1/4" pe racordul de fum al fiecarui cazan, amplasarea acestora facandu-se la baza cosului.

Canalele de fum vor fi prevazute cu guri de vizitare si control amplasate la inceputul canalului de fum, clapete de explozie amplasate in locuri alese convenabil pentru evitarea unor accidente.

Canalele de fum vor fi samotate pe toata lungimea lor, iar cosurile de fum pe o inaltime de circa 10 m, fara a modifica sectiunea libera.

Pentru sectiune circulara se determina "D" iar pentru sectiuni rectangulare se adopta un raport a/b = 1.3.

Pentru canalul de fum se poate admite o sectiune conforma schemei cunoscute.

S_canal = (a x b) + pR²/2, cu R = a = adoptat functie de latimea cosului.

S_canal = 1,1 S_cos

Referitor la prizele de aer necesar combustiei, se recomanda amplasarea acestora in spatele cazanelor sau in zona din spate a peretilor laterali.

In toate cazurile aerul va fi introdus cat mai aproape de tavanul salii cazanelor pentru a utiliza excedentul din zona superioara si pentru a asigura ventilarea intregului spatiu.

Daca aceste conditii nu pot fi indeplinite, vor putea fi folosite prize cu canale de aer aduse pana langa cazane.

Exista si solutia plasarii prizei langa cosul de fum, obtinand astfel un aport de caldura de la gazele de ardere.

Prizele de aer vor fi prevazute cu protectii contra ploii (jaluzele reglabile) si plase contra impuritatilor mari (plase de sarma).

Particularitati referitoare la evacuarea gazelor de ardere la cazanele moderne

Existenta pe piata romaneasca a multor variante de echipamente din tarile CE, a facut posibila cunoasterea unor noi solutii de evacuare a gazelor ce rezulta in urma arderii combustibililor in focarele cazanelor. Desi literatura noastra de specialitate prevedea variante similare, acestea nu au facut obiectul aplicatiilor practice.

Variantele moderne pe care ne propunem sa le discutam pot fi rezumate astfel:

a. Evacuare individuala: - cu priza laterala de aer rece

(v. fig. A si B) - cu priza de aer incalzita prin recuperare de caldura de la gazele de ardere

b. Evacuare colectiva: - cu priza individuala de aer rece

(v. fig. C) - cu priza tip VENTUZA

Asa cum se stie din paragrafele precedente, pentru aerul necesar arderii, se prevede o priza care trebuieste amenajata dupa reguli generale cunoscute. Daca aceasta aduce in centrala termica aerul incalzit creeaza conditii de confort in zona si amelioreaza randamentul arderii, contrar cele doua avantaje dispar.

Cat priveste evacuarea gazelor, putem aprecia ca vom pune in discutie numai modelul de calcul ce trebuie adoptat pentru dimensionare.

Dimensionarea sectiunii cosului de fum

Fie ca evacuarea se realizeaza individual sau colectiv, sectiunea cosului de fum va depinde ca si in cazul clasic, prezentat anterior, de volumul de gaze rezultate in procesul de ardere si care trebuie evacuate.

Pe de alta parte, sectiunea cosului poate fi rectangulara sau circulara, aceasta fiind o optiune particulara a proiectantului pentru cazul particular studiat.

Desi exista programe de calcul care permit stabilirea rapida a acesteia, conditiile fizice trebuie sa fie aceleasi (v. Curs EDP) ceea ne indreptateste sa acceptam in continuare teoria lui Gröber (v. note curs pag. 18), potrivit careia putem scrie:

; [m²]

Daca se ia in discutie cazul unui singur cazan, toate marimile vor fi stabilite pentru sarcina termica a acestuia, ramanand ca pentru "n" sa fie adoptate valori corespunzatoare dupa normele romanesti.

Pentru a stabilii diametrul cosului de evacuare este suficient sa se scrie egalitatea:

din care sa rezulte diametrul minim necesar, care urmeaza a fi adoptat functie de dimensiunile normalizate ale conductelor din care urmeaza a fi confectionat.

In cazul racordarii mai multor cazane la acelasi cos de fum, relatiile raman valabile, cu precizarea ca si vor fi calculate pentru sarcinile termice instalate, care in fapt reprezinta suma marimilor specifice ale cazanelor.

;

Priza de aer si canalul de aer

Deoarece numai varianta canalelor concentrice reprezinta o particularitate va fi luata in discutie, pentru a-i stabili conditiile de calcul.

Din motive legate de continuitatea calculului se procedeaza mai intai la dimensionarea canalelor de aer.

cazul unui singur cazan

Se reiau relatiile anterioare (v. pag. 20) referitoare la priza de aer si anume:

; [m³/h]

; in care - reprezinta sectiunea canalului de aer, iar - viteza cu care aerul se poate deplasa in canal.

. Pentru sectiunea canalului se va avea in vedere faptul ca cele doua canale sunt concentrice.

; [m²]

; [m²]

; [m]

. Pentru priza de aer se are in vedere ca viteza de intrare a aerului sa fie mica (v_p = 1.2 m/s), iar aceasta sa fie protejata contra impuritatilor ce pot patrunde din exterior si dupa caz o protectie contra intemperiilor.

Fig. D. Variante de amenajare a prizelor de aer

a. cu evacuare laterala  b. cu evacuare verticala

Pentru ambele cazuri se pune problema stabilirii sectiunii prizei luand insa in considerare masurile de protectie specifice.

; [m²], cu = 1.2 m/s

cazul a)

; [m]

cu = 0,8 - coeficient de obturare determinat de necesitatea montarii de jaluzele inclinate pentru protectie contra intemperiilor si plasa de sarma pentru protectie contra impuritatilor, sau mai bine zis a elementelor de obturare (frunze, pasari etc).

cazul b)

; [m]

cu = 0,9 - 0,95 - pentru obturare produsa de plasa de sarma prevazuta in acelasi scop ca mai sus.

Intre cele doua variante este optima cea din cazul "b", ea oferind conditii mai bune pentru evacuarea gazelor in vederea dispersiei acestora in atmosfera.

Daca cazul particular se refera la mai multe cazane, modelul de calcul ramane valabil, avandu-se grija ca marimile ce intra in calcul sa fie stabilite corespunzator puterilor termice ale ansamblului.

In toate variantele se va avea in vedere ca sarcinile termice sa fie luate la nivelul celor instalate, acoperind astfel si suplimentele ce raman ca rezerve pentru eventualele extinderi.

Evaluarea nivelului de poluare pe baza factorilor de emisie

Efluenti in stare gazoasa sau pulberi care afecteaza factorul de mediu aer

Prin factor de emisie convenim sa definim marimi specifice, cum ar fi densitatea fluxului de poluant generat de catre procesele de ardere destinate producerii de energie termica. Pentru aceasta categorie de procese vom lua in discutie doua acte normative: PE 1001 care se refera numai la centralele electrice de termoficare si AP 42 care se refera la toate categoriile de instalatii termoenergetice.

Consumuri de combustibil

De regula, se cunoaste puterea termica a cazanelor, notata cu Q_c si exprimata in kW, dar se va avea in vedere ca evaluarile sa fie efectuate pentru fiecare sursa punctiforma de poluare, altfel spus pentru fiecare cos de fum. Consumul orar de combustibil se va putea calcula cu relatia:

; [kg/s] sau [Nm³/s]

in care: - reprezinta produsul randamentelor cazanului, centralei termice, retelei exterioare si a instalatiei interioare. Cu titlu informativ pot fi utilizate valorile: = 0,9 - 0,95,  = 0,95 - 0,97, = 0,97 - 0,98, = 0,96 - 0,98;

P_CI - puterea calorica inferioara a combustibilului, determinata experimental si indicata de cataloagele de produse combustibile, exprimata in kJ/kg sau kJ/Nm³.

Debitul de aer necesar arderii si gaze rezultate

Pentru combustibilii fosili pot fi utilizate relatiile lui Fehdlig sau Rossin care sunt prezentate in tabelul ce urmeaza si care se refera la debite teoretice unitare:

Aerul necesar arderii se va regasi in gazele de ardere ce pot fi evacuate in atmosfera printr-un cos de evacuare, fapt ce permite scrierea expresiei debitului unitar real de gaze evacuate:

; [Nm³/kg] sau [Nm³/Nm³]