Le caldaie a vapore industriali vengono generalmente classificate in due gruppi principali: a tubi fiamma-fumi e a tubi acqua, a seconda della geometria attraverso la quale il calore viene ceduto all’acqua. In uno, i gas caldi della combustione passano attraverso tubi circondati da acqua, mentre nell’altro, una miscela di acqua e vapore passa attraverso tubi circondati da gas caldi. Questa è la differenza principale; Influisce sulla capacità ottenibile, sulla pressione, sulla risposta al cambiamento di carico, sul tipo di manutenzione e sui requisiti di qualità dell’acqua.
La scelta giusta è “quale tipo è migliore?” Non dovrebbe essere fatto con la domanda, ma con la richiesta di vapore e le condizioni operative del processo.
Come funziona una caldaia a tubi di fumo-fiamma?
Nella caldaia a tubi di fumo-fiamma i gas caldi formati dal bruciatore o dal sistema di combustione attraversano il focolare e i tubi da fumo. L’acqua all’esterno dei tubi si riscalda e si trasforma in vapore. La caldaia a vapore di tipo scozzese è uno degli esempi industriali più comuni di questo gruppo.
Nel modello a tre passaggi, i gas caldi effettuano tre passaggi diversi nella caldaia. Lo scopo è quello di sfruttare maggiormente l’energia del gas mentre si muove verso il camino. Un volume d’acqua sufficiente può favorire la stabilità della pressione durante i cambiamenti di carico a breve termine.
Come funziona una caldaia a tubi d’acqua?
In una caldaia a tubi d’acqua, l’acqua circola all’interno dei tubi; I gas caldi della combustione riscaldano le superfici esterne dei tubi. Diametri di tubi più piccoli e diverse strutture di circolazione consentono lo sviluppo di design adatti ad applicazioni che richiedono capacità e pressione elevate.
Nella caldaia a vapore di tipo D fasci di tubi e tamburi creano una geometria del forno la cui sezione trasversale ricorda la lettera D. La costruzione dei tubi dell’acqua non è limitata solo al tipo D; È possibile utilizzare diversi modelli di forno e circolazione a seconda del combustibile, della capacità e delle condizioni del processo.
Confronto tecnico
| Criteri | Caldaia a tubi di fumo-fiamma | Caldaia a tubi d’acqua |
|---|---|---|
| Flusso | Gas caldo nel tubo, acqua in uscita | Acqua/vapore nel tubo, gas caldo in uscita |
| Uso tipico | Comune a capacità e pressioni medie | Comune a capacità/pressione elevata e processi speciali |
| Volume d’acqua | Di solito più alto | Di solito più basso |
| Avvio a freddo | Potrebbe richiedere più tempo | Potrebbe essere più veloce a seconda del design |
| La risposta al cambiamento di carico | Il volume dell’acqua può fornire buffer | Può essere più veloce; l’automazione e la circolazione sono importanti |
| Sensibilità della qualità dell’acqua | Critica | Potrebbe essere più critica a causa di tubi di piccole dimensioni |
| Manutenzione | Pulizia tubazione da fumo e controllo lato acqua | Controllo esperto di tubazione, tamburo e sistema di circolazione |
| Installazione | Può essere adatto per soluzioni a pacchetto | Nei sistemi di grandi dimensioni, potrebbe essere necessario l’assemblaggio sul campo |
Questa tabella è un inizio per la selezione; È necessario tenere in considerazione la capacità e i limiti di pressione del produttore.
Selezione pressione e capacità
L’elevata capacità o l’alta pressione non significano automaticamente che sia necessaria una caldaia a tubi d’acqua. Le moderne caldaie a tubi da fumo possono essere prodotte in un’ampia gamma di capacità. Tuttavia, con l’aumento della capacità e della pressione, il diametro del corpo, lo spessore della lamiera, le sollecitazioni termiche, i limiti di trasporto e le considerazioni sulla sicurezza diventano importanti.
Le caldaie a tubi d’acqua possono distribuire un flusso di calore elevato su superfici di tubi più grandi e offrire vantaggi nelle applicazioni ad alta pressione. Il limite finale; Lo standard di progettazione è determinato dal materiale, dal carburante, dalla circolazione e dalle condizioni del progetto.
Variazione del carico e qualità del vapore
Se il consumo del processo aumenta improvvisamente, la pressione all’interno della caldaia potrebbe diminuire e il comportamento del livello dell’acqua potrebbe cambiare. La caldaia a tubi di fiamma e fumo di grande volume d’acqua può gestire fluttuazioni a breve termine; Tuttavia, una caldaia sovradimensionata che funziona a basso carico per lungo tempo potrebbe diventare inefficiente.
Il design del tubo dell’acqua può rispondere rapidamente; La circolazione, il controllo del livello e l’automazione devono invece essere impostati correttamente. In entrambi i tipi, l’area di separazione del vapore, la velocità di carico e la chimica dell’acqua influiscono sulla secchezza del vapore.
In che modo il tipo di carburante influisce sulla progettazione?
Il gas naturale e il combustibile liquido possono essere utilizzati in volumi di combustione compatti con un bruciatore controllato. Per i combustibili solidi come la biomassa e il carbone sono necessarie diverse geometrie del forno per l’essiccazione, la gassificazione, la combustione e l’evacuazione delle ceneri. Nei sistemi a letto fluido, a griglia rotante e a spinta in avanti, l’analisi del combustibile è decisiva quanto il tipo di caldaia.
Differenza di manutenzione e condizionamento dell’acqua
Nelle caldaie a tubi di fumo con fiamma, fuliggine e cenere possono ridurre il trasferimento di calore nei tubi di fumo. La formazione di uno strato di calcare sul lato acqua aumenta la temperatura del metallo. Sono necessarie la pulizia regolare dei tubi, l’analisi dell’acqua e la gestione dello spurgo.
Nelle caldaie a tubi d’acqua, sedimenti, calcare o disturbi della circolazione possono causare un surriscaldamento locale a causa delle sezioni trasversali interne dei tubi e dell’elevato flusso di calore. Per questo motivo, sistema di addolcimento dell’acqua, disaeratore e condizionamento chimico dovrebbero essere gestiti insieme secondo il progetto.
Quale dovrebbe essere scelto in quale situazione?
Le seguenti domande costituiscono la base della decisione:
- Qual è la portata del vapore normale e di picco?
- Qual è la pressione operativa e di progetto?
- Quanto velocemente cambia il carico?
- Quali sono l’umidità, le ceneri e il potere calorifico inferiore del carburante?
- Esistono requisiti di processo speciali per la secchezza e la temperatura del vapore?
- Qual è la qualità dell’acqua e il tasso di ritorno della condensa dell’impianto?
- Com’è il trasporto, lo spazio di installazione e l’accesso per la manutenzione?
- Quali sono le ore di funzionamento annuali e i tempi di inattività pianificati?
Scelta tecnica fatta con questi dati; Oltre all’investimento iniziale, tiene conto anche del consumo di carburante, della manutenzione, della continuità della produzione e della durata delle apparecchiature.
Domande frequenti
La caldaia tipo Scotch ha i tubi dell’acqua?
No. La caldaia di tipo scozzese è una comune caldaia cilindrica con tubi da fumo.
Perché la caldaia di tipo D viene utilizzata ad alta capacità?
La struttura del tubo dell’acqua, l’ampia superficie di trasferimento del calore e il design appropriato della circolazione possono essere adattati ad applicazioni ad alta capacità e pressione.
Una caldaia a tubi d’acqua è sempre più efficiente?
No. Prodotto; Dipende dal tipo di caldaia, dalla temperatura dei fumi, dall’aria in eccesso, dal combustibile, dal rapporto di carico, dall’isolamento e dal recupero di calore.
Quale caldaia è adatta all’impianto esistente?
Le decisioni non dovrebbero essere prese basandosi esclusivamente sulla capacità senza vedere il profilo del vapore di processo, l’analisi del carburante, la pressione, la qualità dell’acqua e la disposizione del sito.
Risorse tecniche
- T.R. Ministero del Lavoro e della Previdenza Sociale, Criteri di funzionamento sicuro e controllo periodico delle caldaie in Turchia e in Europa.
- Spiegazioni dell’ambito standard TS EN 12952 e TS EN 12953.