Elején az ipari korszak, a szó kazán említett egy kandalló és hőcserélő nagy főzés és fűtőberendezések, a gőzgépek és gőz mozdonyok .
A mai értelemben olyan eszközt jelöl ki (vagy akár ipari létesítményt, teljesítményétől függően), amely lehetővé teszi a hőenergia folyamatos továbbítását egy hőátadó folyadékba (általában a vízbe ). Az átvitt hőenergia (hőforrás) lehet vagy az égés során felszabaduló hő ( szén , fűtőolaj , gáz , fa , hulladék stb.), Vagy egy másik folyadék (fűtőkazán) hője. kémiai folyamatgáz, a primer körből hőt adó „nukleáris” kazán stb.), vagy akár más hőforrások ( például elektromos kazánok ). A kazánok ipari és háztartási rendszerek egyaránt.
A kazán belsejében ez a hőátadó folyadék vagy csak melegíthető (vagyis a folyadékfázisban marad), vagy melegíthető és párologtatható, vagy melegíthető, elpárologtatható, majd túlhevül (tehát a folyadékfázisú gázfázis áthaladásával).
"Rendszer a hőátadó folyadék hőmérsékletének növelésére a hőenergia mozgatása érdekében".
400 kW és 20 MW közötti teljesítmény esetén (a környezetvédelmi kódex R 224-20 cikke): "a kazántest és az égőegység, ha van ilyen, forró vizet, vizet, túlhevített vizet állít elő, vagy a hőfolyadék hőmérsékletét módosítja az égés során felszabaduló hő ” .
Rendelet n o 2009-649 a2009. június 9, Művészet. 1. st : "Ha több kazán van hálózatban ugyanabban a helyiségben, az egységet egyetlen kazánnak tekintik, amelynek névleges teljesítménye megegyezik a hálózatban lévő kazánok névleges teljesítményének összegével, és amelynek beépítési dátuma hogy a legrégebbi kazáné. "
QuebecbenA franciaországi fogalommeghatározással ellentétben Quebecben Chaudière egy vödröt jelöl . A hőátadó folyadék fűtési és tárolási rendszerének kijelölésére általában a tartály (fűtés) szót vagy annak anglicizmus- tartályát használják.
A kazánok sokfélesége létezik. A kazánokat különböző szempontok szerint osztályozhatjuk:
Az előírások a kazánokat teljesítménytartományok szerint osztályozzák:
A háztartási kazánok telepítésének két típusa van:
A kazán hőátadó folyadékokon keresztül cseréli a hőenergiát, majd továbbítja azt a felhasználási helyre.
A fő hőátadó folyadékok a következők:
A folyékony és gázüzemű kazánok felépítésükben nagyon hasonlóak. Ebben a típusú kazánban az égést biztosító elemet égőnek hívják . A felhasznált üzemanyagok főként:
A folyékony vagy gáznemű tüzelőanyag-kazánnak lehet egy vagy több égője.
Szilárd tüzelésű kazánokA szilárd tüzelésű kazánoknál sok égési folyamat folyik. A szilárd tüzelésű kályhákat három fő családra bonthatjuk:
A lépcsős rácsok egy mozgó ferde síkot képeznek, amelyen az üzemanyag rétegenként ég. Az üzemanyag-réteget a rostély tetejére helyezik be, gyakran tológép segítségével, és a rostély mozgása elősegíti a gyújtó üzemanyagot. A rostély alján csak a hamvak maradnak, amelyeket egy gödörbe evakuálnak. A lépcsőzetes rácsokat inkább kis kazánokhoz ( kb. 2 vagy 3 MW-ig ) vagy háztartási hulladékhoz használják.
A rácsok légáteresztő fém szállítószalagból készülnek. Ezek a rácsok a réteges égés elvét alkalmazzák. Szinte kizárólag szénhez használják, nagyon széles teljesítmény-tartományban, néhány megawatttól 100 MW fölé ).
A szóró stoker azt az elvet alkalmazza, hogy az üzemanyagot az égéstér egész területén szórják be. Szén- és növényi tüzelőanyagokhoz használják néhány MW-tól 100 MW- ig terjedő teljesítményig .
A "vulkánok" központjai más néven "Underoker" -ek is vannak. Az üzemanyagot a rostély alól vezetik be. Ezt az elvet néhány MW-ot meg nem haladó teljesítmény esetén alkalmazzák.
Ez a lista nem teljes, mivel vannak rácsos technikák.
Fluid ágyas tüzekA fluid ágyas tüzek többféle típusa létezik : sűrű fluid ágyak és keringő fluid ágyak (gyakran CFL-ként emlegetik őket).
A keringő fluidágyas kazánokat általában 100 MW- nál nagyobb teljesítményre használják . A fluid ágy általában homokból, az üzemanyag hamujából és néha mészkőből áll, magas hőmérsékleten, az elsődleges levegővel keverve. Ezek a kályhák ugyanolyan jól működhetnek szénnel, olajpalával vagy növényi tüzelőanyagokkal. Előnyük, hogy viszonylag alacsony, 850 ° C-os nagyságrendű és nagyon homogén égési hőmérsékleten működnek , ami kedvező az alacsony NOx-kibocsátáshoz . A mészkő befecskendezése lehetővé teszi a kén-oxidok megkötését is. A kemencébe történő befecskendezés előtt szükséges aprítás kevésbé fontos, mint a porszén kazánok tüzelőanyagának finom őrlése. Az ilyen típusú technológia összetettsége azt jelenti, hogy viszonylag nagy teljesítményű kazánok számára van fenntartva. Az eddigi legnagyobb cirkulációs fluidágyas kazán 460 MW energiát szolgáltat a lengyelországi Lagiszában, de jelenleg egy 600 MW-os egység épül a kínai Baimában, de alacsony fűtőteljesítmények jelennek meg az épület fűtésére .
Porított szén kandallókA porított szenet egy vagy több égővel vezetik a kazánba. Ezt a technológiát főleg olyan széntüzelésű erőművekben alkalmazzák, amelyek kazánjainak teljesítménye több száz MW.
Helyreállítási kazánokA hőenergiát forró folyadékból nyerik ki (például egy gázturbinából származó kipufogógáz vagy a vegyiparban használt technológiai gáz). Ezek a kazánok tehát hasonlóak a hőcserélőkhöz, de a kazán nevüket annak köszönhetik, hogy a fűtött hűtőfolyadék (általában víz) ott párolog el (ellentétben a hőcserélőkkel).
Ebbe a kategóriába tartoznak azok az atomerőművek gőzfejlesztői is, amelyek hőcserét hajtanak végre az elsődleges és a másodlagos áramkör között.
Elektromos kazánokA villamos energia nem szigorúan üzemanyag. Ez azonban egy energiaforrás, amelyet néha hővé alakítanak az elektromos kazánokban. Számos fűtési elv létezik. Az ellenállású kazánok vízbe merített elektromos ellenállás segítségével melegítik a vizet. A joule hatású kazánok vízbe melegített elektródák segítségével melegítik a vizet. Ekkor a víz Joule-hatása lehetővé teszi a víz melegítését vagy elpárologtatását. Az ionos kazánok nagy sebességgel ( 280 km / s ) vetítik ki az ionokat elektromos mező felhasználásával, aminek következtében a hőátadó folyadék felmelegszik.
Az elektromos kazánok hiányát a villamos energia árával magyarázzák, amely drágább energia, mint a legtöbb más energia. Az elektromos kazánok megtalálhatók a háztartási központi fűtés területén, a légkondicionálóval felszerelt helyiségek párásításában (párásításra használt kis gőzkazánok), de az iparban is akár néhány tíz MW teljesítményig. A füstgázok érzékeny hője által okozott energiaveszteség hiánya miatt az elektromos kazánok hatásfoka gyakran megközelíti a 100% -ot .
Történelmileg ez az első típusú építkezés. Az első modellek vertikális keringést alkalmaztak, könnyebben elérhető a gázok konvekciója miatt , de később vízszintes elrendezésű kazánokat készítettek, amelyek alkalmasabbak a vasút vagy a hajózás céljára .
A füstcsöves kazán egy nagy víztartályból áll, amelyet csövek kereszteznek, amelyekben a füst kering. A füstút első csöve egy nagyobb átmérőjű cső, amely a kandallót alkotja. Ezt a fajta konstrukciót ma szinte kizárólag gáznemű és folyékony üzemanyagokra használják. Valójában a füstcsöves kazánok kandallójának alakja megnehezíti a hamu kinyerését. Szilárd tüzelőanyagok esetén a kandallót a kazánon kívül helyezik el. Ebben az esetben a kandalló egy elülső kandalló vízcsövekkel vagy tűzálló.
Ez a fajta konstrukció általában 20 vagy 30 MW-ot meg nem haladó teljesítményre van fenntartva .
Vízcsöves kazánokEbben a konstrukcióban a hőátadó folyadék kering a csövekben, a forró gázok pedig azokon kívül keringenek. Ennek a képletnek az előnye mindenekelőtt az a biztonság, hogy nincs nagy vízmennyiség magában a kazánban, ami mechanikai meghibásodás esetén robbanásszerű gőzképződést eredményezhet. Ezeknek az az előnye is, hogy kisebb a tehetetlenségük. Az ilyen típusú kazánokban a kandalló mindig nagyon nagy térfogattal rendelkezik. Ezenkívül a kandallónak lehetősége van nyitva lenni az alsó részén. Ez a két jellemző az, ami miatt még csak néhány MW teljesítmény mellett is gyakran használják őket szilárd tüzelőanyagokkal.
A kazánban a víz keringése nagyon fontos annak elkerülése érdekében, hogy olyan száraz területek alakuljanak ki, ahol a fém hő hatására idő előtt megolvadhat, deformálódhat vagy oxidálódhat.
A természetes cirkulációjú víztartályos kazánoknak van egy felső tartályuk (ún. Kazántartály), amelyből a tűzön kívül elhelyezett nagy csövek (ún. "Zuhanócsövek" vagy "vízleeresztő csövek") jelennek meg. Ezek a csövek gravitációs úton továbbítják a vizet vagy egy alsó léggömbben, vagy "kollektorokban". A kandalló csövei ehhez az alsó tartályhoz vagy ezekhez a kollektorokhoz vannak csatlakoztatva. A víz ezeken a csöveken keresztül a (felső) léggömb felé emelkedik, így megkapja a tűz melegét. Ez a víz elpárologni kezd. Mivel a gőz sűrűsége alacsonyabb, mint a folyékony vízé, a vízleeresztő vízoszlop és a kandallócsövek víz- és gőzoszlopa közötti nyomáskülönbség természetesen kering egy l vizet az áramkörben. A víz többször áthalad ezen a hurkon (léggömb, lefolyócsövek, kandallócsövek, visszatérnek a léggömbhöz), mielőtt telített gőz formájában engedik ki a ballonból.
Segített keringésA kazánok üzemi nyomása fokozatosan emelkedett, különösen azért, hogy jobb termelékenységet érjenek el a hőerőművekben. Amikor a léggömb nyomása eléri a 180 bar nagyságrendet , a folyékony víz és a gőz közötti sűrűségbeli különbség nem lesz elegendő ahhoz, hogy biztosítsa a párolgási kör természetes keringését. Ezután az áramkörbe szivattyút helyeznek el a jó vízkeringés biztosítása érdekében.
Kényszerített forgalomEbben a kategóriában megkülönböztetünk kis központi fűtőkazánokat, ipari kazánokat vagy nagynyomású hőerőműveket.
Előbbi esetében a vizet egy szivattyú segítségével keringtetik a csövekben, amelyet központi fűtés esetén keringetőnek is neveznek . Ez a konfiguráció megkönnyíti a kazánok tervezését: nem szükséges biztosítani, hogy a nyomásesések konvekcióval lehetővé tegyék a természetes keringést.
Ipari kazánokhoz és hőerőmű kazánokhoz léggömb nélkül fejlesztették ki a kényszercirkulációs kazán technológiákat. Valóban, az üzemi nyomás növekedése a kazántartályok mechanikai ellenállásának technológiai akadályaival ütközött. Ezenkívül a lombik folyadék- és gőzfázisának szétválasztásának szerepe már nincs értelme a szuperkritikus nyomás elérésekor . Kényszercirkulációs kazánokban (Benson vagy Sulzer típusú) a víz nem párszor kering egy körben, mielőtt párologtatna, hanem folyékony formában jut be a kemence párologtató csöveibe, és telített gőz alakjában hagyja ott, ahol d „egycsöves” kazánok vagy „egyszer átjárható” kazánok. A vizet nagyon nagy nyomású szivattyúk keringtetik az elpárologtatóban, amelyek „nyomják” a vizet, majd a gőzt egymás után az ekonomizátor, az elpárologtató, majd a túlhevítők csöveiben.
Minden "szuperkritikus" kazán szükségszerűen ilyen típusú. De szubkritikus ciklusokban is megtalálható, a segített keringésű kazánokkal versengve. Fő előnyük tehát a rövidebb beindítási idő, amely figyelemre méltó előny a csúcshőerőművekben. Másrészt a léggömb hiánya igényesebbé teszi őket a felhasznált demineralizált víz minősége tekintetében.
jegyzetEzek a különböző típusú keringések ugyanabban a kazánban találhatók. Például egy túlhevített gőzkazánban a keringés természetes lehet a kandalló csöveiben, elősegítve a füstút csapjaiban, kényszerítve az ökonomizálóba és a túlhevítőbe.
Ez a besorolás csak az ipari kazánokra és a hőerőművekre vonatkozik. Ezekben a kazánokban a hőcserének két fő területe van:
Ez a leggyakoribb elrendezés. A kandallót egy vagy két hőcserélő felülmúlja, és a hátsó függőleges kémény fogadja a többi konvektív hőcserélőt. Az égési gázok a kandallót felül hagyják, majd a hátsó kéménybe ereszkednek.
Torony kazánEz az elrendezés főként Németországban található meg, de Olaszországban, Franciaországban, Indiában, Kínában, Dél-Afrikában stb.
Ebben a kazán architektúrában a kandallót a konvektív zóna összes hőcserélője felülmúlja. Ez olyan magasságot eredményez, amely meghaladja a 100 m-t .
Az ilyen konfiguráció előnyei között meg kell említeni az erózió és a szennyeződés kockázatának csökkenését nagyon hamvas szén elégetése esetén.
A Kiotói Jegyzőkönyv iránti európai kötelezettségvállalások nyomán a Parlament és az Európai Unió Tanácsa 2002-ben elfogadta az épületek energiateljesítményéről szóló irányelvet (2002/91 / EK), amelynek célja az energiafogyasztás csökkentése és az energiafelhasználás korlátozása. szén-dioxid-kibocsátás , a tagállamoknak meg kell hozniuk a szükséges intézkedéseket a nem megújuló folyékony vagy szilárd tüzelőanyagot használó kazánok időszakos ellenőrzésének végrehajtására , a névleges teljesítmény függvényében. Az ezt a feladatot végző szakértőknek tanácsot kell adniuk a felhasználóknak a kazánok cseréjéről, a fűtési rendszer egyéb lehetséges módosításairól és az alternatív megoldásokról.