Centrale termice pe gaz

Categorii produse

Livrari gratuite
in toata tara

pentru comenzi peste 200 RON
si sub 100kg

Preturile afisate au
TVA inclus

VANZARE IN RATE

vezi mai multe detalii

Cum Cumpar

Termeni si conditii

Livrarea produselor

Producatori

INFORMATII UTILE

PRINCIPIUL CONDENSARII

Ultima frontiera a inovatiei tehnologice aplicate la generatoarele de caldura consta in exploatarea condensarii de vapori de apa produsi de combustia hidrocarburilor.

Dupa cum am vazut in capitolul precedent, intr-o reactie de combustie a unei hidrocarburi, cu tehnologie traditionala, se produc caldura si vapori de apa.

in acest caz, caldura produsa se numeste putere calorifica inferioara (PCI).

Vaporii de apa continuti in gazele de ardere sunt bogati in caldura, suficienta pentru a gandi ca daca o anumita cantitate de apa este evaporata, aceasta schimbare de faza are loc numai cu furnizare de caldura; totusi, este adevarat si invers, si anume ca daca din apa in stare gazoasa se trece in starea lichida (condensare), acest lucru se poate face numai cu cedare de caldura.

Aceasta caldura (caldura latenta de condensare) este o valoare cunoscuta si constanta dupa ce se stabilesc conditiile din jur, si anume presiunea si temperatura la care are loc schimbul de faza.

Noua tehnologie aplicata generatoarelor de caldura foloseste tehnica condensarii - apa sub forma de vapori din gazele de ardere este condensata si, la aceeasi cantitate de combustibil ars, avem o cantitate de caldura cedata mai mare fata de tehnica traditionala.

Caldura disponibila cu tehnologia condensarii este egala cu puterea calorifica inferioara cu adaos de caldura latenta de condensare, si se vorbeste despre putere calorifica superioara (PCS).

Pentru exemplificare, prezentam cele doua puteri calorifice pentru gaz metan:

P.C.S. 39,9 MJ/Nm3
P.C.I. 35,9 MJ/Nm3

Acest exemplu numeric pune in evidenta cat de importanta este diferenta intre PCS si PCI, deci cat de semnificativa este economia de energia care rezulta din utilizarea caldurii derivata din condensare, justificandu-se astfel interesul acordat acestui subiect.

Continua cautare a unei utilizari mai rationale a energiei si a tehnicilor de utilizare cat mai compatibile cu mediul a dus la analizarea oportunitatii extragerii energiei maxime cuprinse intr-un combustibil, prin urmare la valorificarea PCS mai mult decat a PCI.

Avand in vedere aceasta diferenta intre PCS si PCI, de ce in analiza proceselor de combustie referinta este aproape exclusiv cea mai scazuta dintre cele doua valori, si anume PCI?

in primul rand, aceasta limitare duce cazanele si / sau generatoarele de caldura care functioneaza cu tehnica condensarii la randamente mai mari de 100%, creand neplaceri puristilor termodinamicii.

Motivele sunt diferite: in primul rand trebuie sa se tina cont de faptul ca se poate exploata caldura latenta numai condensand apa continuta in gazele de ardere.

Daca in acestea sunt prezenti compusi ai sulfului (situatie destul de comuna in mare parte dintre hidrocarburi), rezulta formarea de substante foarte agresive (acid sulfuric) in raport cu materialele folosite in mod normal la realizarea grupurilor termice.

in al doilea rand, condensarea vaporilor de apa necesita racirea gazelor de ardere sub valoarea denumita temperatura punctului de roua.

Reducerea temperaturii gazelor de ardere semnifica in principal reducerea greutatii specifice a acestora, cu consecinte foarte grave asupra tirajului natural al cosurilor, de aceea este necesar sa se recurga la un sistem de evacuare fortata.

Se aminteste ca temperatura punctului de roua este temperatura la care presiunea partiala a aburului continut in gazele de ardere este egala cu presiunea de saturare: pentru gazul natural, aceasta valoare este in jur de 59°C.

Este foarte dificil sa se obtina rezultate apreciabile cu arzatoare atmosferice, deoarece arzatoarele cu aer insuflat reprezinta cea mai buna solutie in acest sens.

in alti termeni, la 59°C, continutul de vapori de apa in gazele de ardere este maxim si, la o temperatura imediat inferioara, acesti vapori incep sa treaca in forma lichida, facand disponibila propria caldura latenta.

De exemplu, la 40°C, continutul de vapori in gazele de ardere se reduce la 50 g/(kg gaze ardere) din valoarea initiala de 140 g/(kg gaze ardere) in starea de saturare.

in acest mod, este posibila recuperarea unei cantitati de caldura:
Q = 2260*(140-50)/1000=203,4 kJ/(kg gaze ardere)
primind caldura latenta de evaporare a apei egala cu 2.260 kJ/kg.

Prezenta unui exces de aer, indispensabil in practica pentru a permite o combustie intr-adevar completa, implica o reducere a vaporilor continuti in gazele de ardere, drept pentru care presiunea partiala se reduce, deci si temperatura punctului de roua. in concluzie, cu cat este mai mic excesul de aer, cu atat posibilitatea valorificarii condensarii gazelor de ardere este mai mare, deoarece fenomenul incepe cu temperaturi de retur din instalatie mai mari.

Randamentul

in limbajul tehnic, prin randamentul unui generator de caldura se intelege raportul dintre energia utila furnizata de grupul termic si cea disponibila teoretic: aceasta referinta este PCI-ul combustibilului folosit, astfel incat sa fie posibila utilizarea la cazanele traditionale.

Este paradoxal faptul ca, in cazul masinilor termice ce folosesc caldura latenta a gazelor de ardere, se intalneste un randament mai mare de 100 (dandu-se impresia ca se pune la dispozitie mai multa energie decat cea care-i revine combustibilului) si acest lucru necesita o corectie normativa astfel incat termenul randament sa recapete semnificatia corecta, deci limitarea utilizarii PCS pentru orice tip de generator.

in cazul gazului metan, caldura latenta recuperabila este egala cu 11% din PCI, in timp ce pentru combustibilii lichizi (precum motorina) acest procent este de circa 6% si acelasi lucru este valabil si pentru GPL (3-4%).

Acesta este motivul pentru care tehnica condensarii se adreseaza aproape exclusiv utilizarii gazului metan, a carui limita superioara teoretica ajunge la 111% din PCI.

Pentru ceilalti combustibili mentionati, precum GPL, chiar daca este posibila functionarea arzatorului cu tehnica condensarii, nu se obtin economii importante fata de costul mai mare al aparatului in raport cu un generator termic traditional.

Este evident ca numai coborand sub temperatura punctului de roua se ajunge la condensarea gazelor de ardere evacuate, prin urmare la valorificarea caldurii latente.

Cu cat se condenseaza mai multi vapori, cu atat randamentul grupului termic va fi mai mare, de aceea un factor de importanta esentiala in instalatiile care valorifica tehnica condensarii este temperatura de retur a agentului termic in cazan:

cu cat mai redusa este aceasta temperatura, cu atat va fi mai mare caldura schimbata de gazele de ardere evacuate cu returul agentului termic.

Pentru a se mentine randamentele ridicate, temperaturile Tur/Retur ale instalatiei utilizatoare trebuie sa fie destul de limitate, de exemplu 30/40° C, astfel incat sa se garanteze condensarea gazelor de ardere pentru intregul sezon de functionare: acest lucru evidentiaza ca in acest context sunt favorizate in special instalatiile cu panouri radiante.

si in sistemele traditionale, cu radiatoare, tehnica condensarii poate permite realizarea de avantaje importante: in aceste instalatii, chiar daca temperatura proiectata este destul de ridicata, se intampla ca agentului termic sa i se solicite adesea o temperatura net inferioara, deoarece dimensionarea se face tinandu-se cont de conditiile de temperatura externe limita, putin recurente in cadrul functionarii sezoniere.

in timpul zilei, atat iarna cat si in anotimpurile calde, corpurile de incalzire sunt supradimensionate in raport cu cerintele efective, de aceea pot fi alimentate cu agent termic la temperatura joasa, astfel incat sa se permita valorificarea condensarii.

in definitiv, sarcina termica medie asupra unui grup termic in timpul sezonului de incalzire se mentine in jur de 50% din capacitatea sa maxima.

Din punct de vedere al componentelor, in instalatiile echipate cu cazane cu condensare este necesar sa se evite introducerea de dispozitive ce necesita cresterea temperaturii de retur in cazan (supape de compensare a presiunii, by-pass-uri, colectoare de presiune joasa etc.)

Toate aceste dispozitive au efecte negative, in special in instalatiile care necesita temperaturi mari, deoarece, determinand cresterea temperaturii de retur, reduc semnificativ perioada de functionare in regim de condensare.

Nu este intotdeauna posibil sa se renunte la aceste solutii: in special pentru cazanele caracterizate de un continut redus de apa, este esential sa se garanteze circulatia minima a apei, in scopul evitarii aparitiei fenomenelor de fierbere, care la randul lor pot indtrouce zgomote si / sau interventia dispozitivelor de siguranta.

Este important sa se ia in calcul faptul ca repetarea ciclurilor de aprindere / stingere in timp relativ scurt implica producerea de gaze de ardere cu temperaturi mai mari decat cea a punctului de roua.

Aceste situatii sunt caracterizate de condensarea limitata sau inconsistenta, adica de un randament termic global redus. Aceste circumstante se pot remedia adoptandu-se campuri ridicate de modulare a arzatorului: in sistemele de combustie ordinare acest lucru are o influenta negativa asupra emisiilor poluante, deoarece pastrarea lor intre limite definite este posibila pentru un camp destul de redus.

Alegerea tipului de arzator utilizat devine de importanta fundamentala pentru micsorarea producerii noxelor: cazanele cu condensare permit valorificarea la maxim a arzatoarelor cu preamestec, cu emisie redusa, cu ajutorul carora se realizeaza un control de acuratete al arderii.

Acest sistem consta in preamestecul aerului comburant cu gazul combustibil, astfel incat atat aerul teoretic (valoare stoichiometrica) cat si cel in exces (necesar pentru realizarea arderii complete) sa fie deja cuprinse in amestecul care ajunge la un orificiu anume al discului arzatorului.

Astfel, se permite o stare caracterizata de o semnificativa omogenitate a temperaturii, fara varfuri prea pronuntate, care nu s-ar putea obtine cu flacari ce folosesc aer secundar. Rezultatul este o temperatura de ardere destul de mica celei proprii a flacarii cu difuziune care se realizeaza in arzatoarele ordinare: acest lucru determina inhibarea formarii de NOx pe cale termica si o sensibila reducere a radicalilor CH, responsabili de dezvoltarea de NOx in zonele flacarilor imbogatite cu combustibil.

Arzatoarele cu preamestec folosesc camere de ardere cu dimensiuni reduse, deoarece forma si volumul flacarii sunt destul de moderate; din acest motiv, se preteaza la utilizarea in grupuri termice de putere mica.

Discul arzatorului poate fi realizat din material metalic, cu orificiile aferente, sau din material ceramic.

Porozitatea fibrelor ceramice mareste sensibil efectul de amestec dintre aer si gazul combustibil, permitand reducerea excesului de aer si imbunatatirea generala a reactiei de ardere. Fragilitatea sa naturala face preferabil arzatorul cu disc metalic - eventual invelit cu un catalizator activ - astfel incat sa se deplaseze in principal reactia de ardere pe suprafata metalica reticulara a discului si sa-i mareasca efectul radiant.

Condesul

Condensul, adica apa care se formeaza in urma condensarii gazelor de ardere, merita un capitol separat.

Acest lichid are un grad mare de aciditate, in jur de 3-4 pH.

Aceasta valoare este mai mica decat gradul de aciditate al apelor de ploaie poluate (ploi acide), dar se mentioneaza faptul ca trebuie efectuata intotdeauna distrugerea si eventual neutralizarea, conform normelor locale si generale in vigoare (UNI 11071).

Sursa: "Cazane si sisteme termice cu condensare BAXI - Principii, componente ale instalatiei scheme de instalare"