Principiul de funcționare al unui cazan cu abur pentru încălzirea locuinței

Instalarea cazanelor cu abur pe combustibil solid

Proiectarea cazanelor cu abur pe combustibil solid este o cutie orizontală cu un singur foc, formată din două sectoare cilindrice de diametre diferite. Acești cilindri sunt introduși unul în celălalt și conectați prin flanșe și un colector de abur. Astfel, un focar este amplasat în fața tubului de incendiu, iar în spate un pachet de țevi. Principiul de funcționare a cazanelor cu abur pe combustibil solid se bazează pe schimbul de căldură al lichidului și gazului. În timpul arderii combustibilului, se formează gaze de ardere la temperaturi ridicate în partea de combustibil a centralei. Trecând prin conductele de gaz, fluxurile de fum fierbinte se spală în jurul pachetelor de tuburi, în care circulă apa. Astfel, gazele transferă energia termică în apă și ele însele sunt răcite de contactul cu țevile reci. Ca urmare, apa încălzită din conducte degajă abur, care se acumulează în tamburul superior al cazanului.

Cazanul este controlat prin instrumentare și automatizarea cazanului. Dispozitivele auxiliare monitorizează schimbările de temperatură și presiune ale apei, iar automatizarea camerei cazanelor asigură funcționarea în siguranță a dispozitivelor datorită senzorilor încorporați.

Tehnologia de fabricare a cazanelor cu abur

De ce este nevoie pentru a crea un astfel de sistem?

• Tabla de otel inoxidabil de 1 mm.
• Țevi de diferite diametre din oțel inoxidabil - 100-120 mm, 10-30 mm.
• Valva de siguranta.
• Azbest sub formă de foi.

În primul rând, trebuie să obțineți planurile pentru cazanul cu abur. Astăzi nu este o problemă, deoarece acestea sunt disponibile gratuit pe internet. A doua sarcină este de a determina puterea dispozitivului. Totul va depinde de sistemul de încălzire cu abur, de dimensiunea unei case private, de numărul de calorifere din ea și așa mai departe. Alte articole de pe site-ul nostru web vă vor ajuta să rezolvați această problemă. În al treilea rând, trebuie să alegeți forma unității. Poate fi rotund, pătrat sau dreptunghiular.

Cazan de abur de înaltă presiune

Pentru ușurința fabricării, puteți lua o țeavă lungă de 100-110 cm. Aceasta va fi corpul unității. Vă rugăm să rețineți că grosimea peretelui trebuie să fie de cel puțin 2,5 mm. Un punct foarte important este construcția focarului și furnizarea de flacără și tuburi de fum către acesta.

Camera de ardere este realizată cel mai bine din foi de oțel inoxidabil, în care sunt găurite găuri pentru țevile descrise. Capetele lor sunt în mod necesar laminate pentru a crea un bont strâns pe suprafețe. Pentru o mai bună etanșare și creșterea rezistenței conexiunii, tuburile trebuie sudate folosind sudarea cu argon. Dacă nu dețineți aceste abilități, le puteți sudura cu electrozi permanenți.

După aceea, trebuie să sudați pe galeria conductei și să instalați supapa de siguranță. Unitatea este izolată cu foi de azbest. În acest sens, se poate considera că lucrarea este terminată. Apoi, sistemul de încălzire cu abur și cazanul sunt conectate.

Tipuri de cazane

Toate cazanele cu abur cu combustibil solid pot fi împărțite în două grupe mici - cazane cu abur pe cărbune (lignit și cărbune tare) și cazane pe abur pe lemne. În funcție de combustibilul consumat, cazanele au propriile variante de cuptoare. Acestea pot fi cuptoare mecanice cu un grătar mobil, cu un grătar de curea de mișcare înainte, cu grile de împingere, cu grile înclinate sau cu un grătar fix și o bară de foșnet.

Tipuri de cazane moderne pe combustibil solid

În funcție de structura și tipul de combustibil, cazanele moderne cu combustibil solid pot fi clasificate în următoarele tipuri principale:

• cazane cu combustie inferioară a combustibilului;
• unități de ardere aeriene;
• cazane generatoare de gaz;
• generatoare de căldură pentru pelete;
• unități de abur.

Cazane de ardere inferioare

Cazan de ardere inferior
Cazanul de ardere inferior este cea mai comună unitate de combustibil solid, care funcționează în principal pe lemn și cărbune. Proiectarea generatorului de căldură include următoarele elemente principale închise în corp: un focar sau o cameră de ardere, un schimbător de căldură, conductele de alimentare și retur ale circuitului sistemului de încălzire, un grătar, o ușă pentru încărcarea combustibilului, o ușă pentru aprindere și curățarea de cenușă, un coș de fum.

Corpul cazanelor moderne este fabricat din oțel, iar schimbătorul de căldură poate fi fie din oțel, fie din fontă. Fiecare tip de schimbător de căldură are propriile sale avantaje și dezavantaje. Unitățile cu schimbător de căldură din fontă au o rezistență la coroziune mai mare decât cele din oțel. Acesta este un punct important, deoarece atunci când generatoarele de căldură cu combustibil solid sunt aprinse până când temperatura depășește punctul de rouă, se formează condens în cuptor, care, amestecat cu produse de ardere, este foarte agresiv față de metale. Un schimbător de căldură din fontă este, de asemenea, mai rezistent la foc decât cel din oțel, prin urmare are o durată de viață mai lungă. Dezavantajele schimbătorilor de căldură din fontă sunt fragilitatea, greutatea ridicată, rezistența scăzută la schimbările de temperatură în purtătorul de căldură din sistemul de încălzire, acestea nu trebuie să depășească 20 ° C.

De obicei, generatoarele de căldură din fontă sunt împărțite în secțiuni separate, ceea ce facilitează dificultățile de transport, instalare și, în cazul defectării uneia dintre secțiuni, este ușor să îl înlocuiți. Unitățile cu schimbător de căldură din oțel sunt construite dintr-o singură bucată.

În dispozitivul unui cazan cu ardere inferioară, pot fi prevăzute două sau trei camere de ardere, ceea ce face posibilă re-arderea particulelor de combustibil. În același timp, emisia de produse nocive de ardere în atmosferă scade, consumul de combustibil scade și eficiența cazanului crește. Cazanele moderne de încălzire cu combustibil solid vă permit să controlați procesul de ardere, pentru care este utilizat un sistem de control cu ​​ventilator pentru injecția de aer.

Cazane de ardere de top

Cazan de ardere de sus
Într-o unitate cu ardere superioară, procesul de ardere a combustibilului - cărbune, lemn de foc, brichete de turbă sau rumeguș - spre deosebire de un cazan cu ardere de jos, nu are loc de jos în sus, ci de sus în jos. Acest lucru a devenit posibil după invenția făcută și brevetată de inginerul lituanian E. Strupaitis în 2000 și utilizată pentru prima dată în cazane. Arderea într-un astfel de generator de căldură este susținută doar în stratul superior al combustibilului stocat, gros de aproximativ 15 cm, unde aerul fierbinte este furnizat de sus printr-o conductă telescopică specială dintr-o cameră specială. Pe măsură ce semnul de carte arde, conducta se extinde treptat și coboară sub propria greutate, astfel încât distribuitorul de aer de la capătul conductei se află constant în centrul flăcării.

Un cazan de încălzire pe combustibil solid pe lemne, cu combustie superioară, permite realizarea unui semn de carte la fiecare 30 de ore și o unitate pe cărbune - un semn de carte la fiecare 5 zile. Modul de funcționare al generatorului de căldură este de la o filă la alta. Adică, după arderea completă a combustibilului încărcat, este necesar să îndepărtați cenușa formată și să faceți un nou semn de carte.

Unitățile de ardere superioare au o înălțime considerabilă, dar ocupă puțin spațiu din punct de vedere al suprafeței.

Cazane generatoare de gaz (piroliză)

Cazan cu generator de gaz - schemă de lucru
Cazanele generatoare de combustibil solid sunt echipate cu 2 camere de ardere. Principiul muncii lor se bazează pe faptul că lemnul sub influența temperaturilor ridicate și în condițiile lipsei de oxigen se transformă în cărbune odată cu eliberarea gazului combustibil din piroliză. Într-o singură cameră, procesul obișnuit de ardere are loc mai întâi cu alimentarea normală cu aer printr-o fereastră specială.După ce lemnul se aprinde în mod normal, alimentarea cu aer este redusă cu ajutorul regulatorului automat, iar cazanul intră în modul de formare a gazelor de piroliză. Lemnul mocnește încet, iar gazul eliberat se ridică în a doua cameră, unde are loc procesul de ardere a acestuia.

Eficiența unei unități generatoare de gaz ajunge la 85-90%, emisiile nocive ale produselor de ardere în atmosferă sunt reduse la minimum, combustibilul pentru un astfel de cazan necesită de câteva ori mai puțin decât pentru un generator de căldură cu ardere directă. Pe lângă lemnul de foc, deșeurile de prelucrare a lemnului cu un nivel de umiditate de cel mult 20% pot fi folosite drept combustibil.

Cazane pe pelete

Cazan pe pelete cu buncăr de combustibil
Cazanele pentru pelete funcționează cu biocombustibil din turbă, rumeguș, produse reziduale agricole, comprimate în granule cilindrice numite pelete. Granulele sunt de dimensiuni mici și se vând în ambalaje convenabile pentru transport și depozitare ușoare.

Cazanele cu peleți sunt echipate cu un sistem de control automat, inclusiv furnizarea de peleți de combustibil către camera de ardere, care are o dimensiune mică. În acest sens, automatizarea cu mare precizie reglează volumul combustibilului furnizat, în timp ce cea mai completă combustie și producția de gaze combustibile cu temperatura maximă sunt realizate datorită injecției forțate de aer în zona de ardere cu ajutorul unui ventilator.

Peletele sunt încărcate în buncărul de combustibil, de unde sunt introduse în camera de ardere folosind sistemul de alimentare. Buncărul poate fi independent sau încorporat în structura cazanului, capacitatea buncărului pentru un cazan de 20-40 kW, de regulă, nu depășește 200-250 kg, ceea ce este suficient pentru o săptămână de funcționare continuă. Sistemul de alimentare este un transportor cu șurub acționat de un motor electric. Dacă este necesar transportul peletelor pe distanțe mari, poate fi utilizat un sistem pneumatic de alimentare.

Automatizarea generatoarelor de căldură din pelete include sisteme mecanice de eliminare a cenușii și auto-curățare, capacitatea de a controla temperatura în conductele de încălzire în funcție de vreme și alte dispozitive care facilitează funcționarea unităților de încălzire a peletelor.

Cazane pe combustibil solid cu abur

Cazan pe combustibil solid cu abur
Cazanele cu abur pentru combustibili solizi, datorită puterii și dimensiunilor lor mari, sunt utilizate în principal în industrie pentru a furniza abur pentru procesele tehnologice și sistemele de încălzire. Utilizarea generatoarelor de căldură cu combustibil solid cu abur este deosebit de eficientă la întreprinderile cu o cantitate mare de deșeuri adecvate pentru combustie ca combustibil atunci când este imposibil să se utilizeze alte surse de energie. Unitățile de putere mici pot fi, de asemenea, utilizate pentru încălzirea locuințelor și a altor spații în diferite scopuri.

Conform principiului de funcționare, cazanele de abur sunt împărțite în 2 tipuri principale: tub de foc și tub de abur.

Într-o unitate de tuburi de incendiu, produsele de ardere încălzite la o temperatură ridicată în timpul arderii combustibilului circulă prin sistemul de conducte și transferă energia termică către apa care înconjoară aceste conducte. În acest caz, apa se transformă în abur și apoi intră în sistemul de încălzire sau prin conducte de abur către consumatorii industriali. Deoarece aburul generat are o presiune ridicată, pereții unui astfel de cazan sunt foarte groși. Prin urmare, din motive de siguranță, cazanele cu tuburi de incendiu au limitări de putere.

În cazanele cu tuburi de apă, principiul de funcționare este opusul - apa curge prin sistemul de conducte din interiorul corpului, produsele de ardere încălzite circulă în jurul lor, ca urmare, apa din conducte se transformă în abur și apoi merge la consumatori. Unitățile cu tuburi de apă sunt mai sigure, nu necesită o grosime mare a pereților corpului, ceea ce le poate crește semnificativ productivitatea.

Cazanele cu abur sunt echipate cu sisteme de automatizare, inclusiv dispozitive pentru aprinderea combustibilului și oprirea arderii, reglarea consumului de apă și combustibil. Grupul de siguranță al unui cazan pe combustibil solid are o mare importanță, care include indicatori de temperatură, termostate de siguranță, manometre, presostate de siguranță și supape de presiune a aburului, alte dispozitive și dispozitive care asigură funcționarea fără probleme.

Încălzirea cu abur și ce este?

Când apa fierbe, se degajă vapori de apă, care au o cantitate mare de energie termică. Transferul de energie în mediu are loc în momentul condensării, cu alte cuvinte, în timpul tranziției apei de la o stare de vapori la una lichidă.

La încălzirea cu abur se aplică același principiu. Apa care fierbe în cazan este alimentată prin conducte către dispozitivele de încălzire, se condensează în ele și degajă căldură. După aceea, lichidul de răcire, care a trecut în stare lichidă, este alimentat prin conducte către un dispozitiv special de stocare. De acolo, lichidul curge gravitațional sau forțat în cazan.

Pro și contra de încălzire cu abur

Încălzirea cu abur într-o casă privată oferă următoarele avantaje:

1. Cost redus al dispozitivului. Rentabilitate în procesul de utilizare. Sistemul poate fi realizat dintr-un cuptor convențional, ceea ce este deosebit de important pentru așezările fără gazeificare.
2. Deoarece lichidul de răcire nu îngheață, sistemul poate fi utilizat în clădiri rezidențiale sezoniere.
3. Eficiența încălzirii spațiului este crescută prin radiația energiei termice și prin convecție.
4. Radiatoarele mici și conductele mici pot fi utilizate pentru asamblarea sistemului, ceea ce economisește materiale.
5. Aburul intră rapid în fiecare punct al sistemului de încălzire, indiferent de complexitatea acestuia și de dimensiunea casei.
6. Încălzirea rapidă a spațiilor este un avantaj suplimentar.
7. Coeficientul de transfer de căldură este foarte mare, deci pierderile de căldură sunt reduse la zero.
8. Astfel de sisteme pot fi utilizate în combinație cu podele calde.

Înainte de a efectua încălzirea cu abur, trebuie să studiați dezavantajele acestuia. Dezavantajele încălzirii cu abur sunt următoarele:

• atunci când circulă de-a lungul conturului, aburul creează zgomot (pentru a reduce nivelul de zgomot, conductele de cupru sunt așezate în interiorul pereților, iar cazanul este plasat într-o cameră separată);
• dispozitivele și conductele de încălzire se pot încălzi până la temperaturi peste 100 ° C, ceea ce crește probabilitatea de arsuri la atingerea bateriilor (în acest sens, se recomandă acoperirea radiatoarelor și conductelor cu ecrane de protecție);
• în cazul unei descoperiri, apare o situație de urgență periculoasă, deoarece lichidul de răcire are o temperatură foarte ridicată;
• pentru a asambla circuitul, veți avea nevoie de țevi scumpe de cupru sau zincate (acest lucru trebuie luat în considerare atunci când calculați cât costă efectuarea încălzirii cu abur);
• sistemul este susceptibil la coroziune, deci durata de viață a acestuia este scurtă;
• este dificil să reglați temperatura din camere (pentru aceasta trebuie să ventilați camerele sau să reduceți cantitatea de combustibil, ceea ce este destul de dificil)

Caracteristicile și schema dispozitivului

În interiorul unui sistem de încălzire cu abur pot exista diferite presiuni. În funcție de aceasta, poate fi de următoarele tipuri:

Sistem de încălzire a aerului într-o casă privată și spații industriale

1. Cu presiune ridicată peste 0,07 MPa.
2. Cu presiune scăzută mai mică de 0,07 MPa.
3. Sistemul de vid-abur are o presiune de cel puțin 0,1 MPa.

Circuitul de încălzire cu abur poate fi cu un circuit închis și deschis. Circuitele deschise de joasă presiune interacționează cu aerul ambiant. Sistemele închise sigilate sunt mai durabile.

Cel mai adesea, într-o casă privată, se fac sisteme închise cu revenirea lichidului de răcire prin gravitație la cazan. De obicei se utilizează conducte superioare. Dacă se folosește un circuit cu cabluri inferioare, atunci conductele sunt așezate cu o pantă în direcția fluxului de abur pentru a reduce zgomotul.În punctul de scurgere a condensului, se realizează o etanșare de apă sub formă de buclă pentru a proteja împotriva aburului care intră în conducta de condensare.

Important! În sistemele cu abur, viteza aburului este menținută în 0,14 m / s, dar nu mai mare decât această valoare. În caz contrar, aburul va prinde particulele de umezeală condensatoare, făcând un zgomot puternic și crescând probabilitatea de ciocan cu apă.

Mai puțin frecvent, se utilizează cabluri combinate cu conducte de așezare sub podeaua etajului mediu sau ultimul. În acest caz, lumenul liniei de retur este complet închis de condens.

La presiuni de rețea peste 0,02 MPa, se utilizează numai circuite deschise. În ele, aerul este îndepărtat printr-un acumulator de condens. Pentru a proteja împotriva scurgerilor de abur, sunt instalate încuietori de apă sau capcane de abur. O pompă este utilizată pentru a transfera lichidul pentru încălzirea aburului din rezervorul de stocare în schimbătorul de căldură. Aceasta permite instalarea rezervorului de stocare sub schimbătorul de căldură.

Pe o notă! Sistemele de abur, la fel ca sistemele de apă, sunt cu o singură conductă și cu două conducte. Prima opțiune este potrivită pentru casele cu un singur etaj cu o suprafață de cel mult 80 m². A doua opțiune poate fi utilizată în casele cu două etaje.

Dispozitiv

Dispozitivul unui cazan cu abur este destul de complicat. Prin urmare, asamblarea unui cazan cu abur cu propriile mâini nu este o sarcină ușoară. Fiecare model are propriile sale caracteristici de asamblare. Dar toate sunt echipate cu componentele principale:

• Focar. Aici se află combustibilul;
• Tigaie de frasin. Acesta servește la colectarea produselor de ardere a combustibilului;
• Arzător. Sarcinile sale sunt destul de clare;
• Economizator. Acesta este un încălzitor de apă, despre care vom vorbi mai detaliat;
• Tobă. Necesar pentru instalarea de instrumente de măsurare, conducte, siguranțe;
• Manometru. Pentru funcționarea în siguranță a unității de abur, circuitul trebuie să includă în mod necesar un manometru pentru a monitoriza presiunea aburului.

Regulile de instalare pentru toate cazanele cu abur impun ca acestea să fie amplasate mai jos decât nivelul conductei și al dispozitivelor de încălzire. Deci aburul poate circula normal și poate returna condensul din sistem.

Cum funcționează sistemul

Nu confundați încălzirea apei și a aburului acasă. Au multe diferențe funcționale, în ciuda asemănărilor superficiale.

Ambele tipuri au componente:

• cazan;
• calorifere;
• conducte.

Încălzirea cu abur este considerată eficientă, puteți rezolva cu un număr mic de baterii
Aburul este un purtător de căldură pentru încălzirea cu abur a unei case private. Puteți realiza un astfel de sistem cu propriile mâini urmând instrucțiunile de asamblare și instalare a componentelor. Pentru un sistem de apă, apa joacă rolul unui purtător. Cazanul evaporă apa și nu o încălzește. Vaporii lichidului de răcire se mișcă prin conducte și devin o sursă de temperatură confortabilă în casă. Aburul se răcește în interior, după care se condensează. În acest caz, 1 kg de abur este transformat în 2000 de kilojuli de căldură. Pentru comparație, răcirea cu apă cu 50 ° C oferă doar 120 kJ.

Transferul de căldură al aburului este de câteva ori mai mare, ceea ce explică eficiența ridicată a acestui tip de încălzire. Condensatul format în interiorul radiatorului trece în partea inferioară și se deplasează independent către cazan. Există mai multe tipuri de sisteme de încălzire. În acest caz, specificația se efectuează conform metodei de returnare a lichidului de răcire, care a fost transformat în condensat.

1. Închis. Nu există contururi în acest caz. În consecință, condensul se deplasează prin conducte, care se află într-un anumit unghi. Merge direct în cazan pentru încălzire suplimentară.
2. Deschis. Aici există un rezervor de stocare. Condensatul intră în radiatoare, pompa participă la reinjectarea sa în cazan.

Cum se alege boilerul potrivit

Pentru a alege boilerul potrivit pentru încălzirea combustibilului solid, trebuie să țineți cont de următorii factori:

• tip de unitate - cu combustie superioară sau inferioară, generatoare de gaz, pelete sau abur, cel mai potrivit pentru condițiile de funcționare date;
• puterea cazanului necesară pentru încălzire și prepararea apei calde;
• tipul de combustibil solid care trebuie utilizat;
• volumul camerei de ardere, de care va depinde frecvența încărcării combustibilului;
• material schimbător de căldură - oțel sau fontă, luând în considerare meritele și caracteristicile negative ale fiecărui material;
• necesitatea conectării la rețele electrice, deoarece unele modele de cazane au dispozitive care funcționează cu energie electrică - elemente de încălzire pentru menținerea temperaturii în timpul perioadei de oprire a cazanului, evacuatoare de fum, ventilatoare pentru presurizarea aerului;
• echiparea cu control automat, unități de securitate, deoarece cazanele pe combustibil solid pentru casă trebuie să fie complet prevăzute cu toate dispozitivele și dispozitivele pentru o funcționare fără probleme;
• posibilitatea transferului către alte tipuri de combustibil sau utilizarea mai multor tipuri.