Caldaie a vapore: dispositivo, principio di funzionamento, schema e funzionamento

Cos’è una caldaia a vapore?

La caldaia a vapore è un’unità per la generazione di vapore. In questo caso il dispositivo può erogare 2 tipi di vapore: saturo e surriscaldato. Il vapore saturo ha una temperatura di 100ºC e una pressione di 100 kPa. Il vapore surriscaldato è caratterizzato da alta temperatura (fino a 500ºC) e alta pressione (più di 26 MPa).

Nota: il vapore saturo viene utilizzato nel riscaldamento delle case private, il vapore surriscaldato viene utilizzato nell’industria e nell’energia. Trasferisce meglio il calore, quindi l’uso di vapore surriscaldato aumenta l’efficienza dell’unità..

Dove vengono utilizzate le caldaie a vapore:

1. Nell’impianto di riscaldamento, il vapore è un vettore energetico.
2. Nell’industria energetica – le macchine a vapore industriali (generatori di vapore) vengono utilizzate per generare elettricità.
3. Nell’industria – il vapore surriscaldato può essere utilizzato per convertire in movimento meccanico e spostare veicoli.

Per quali scopi è necessario il vapore

Sapere dove viene utilizzata la caldaia a vapore e con quali modalità consente di selezionare efficacemente l’attrezzatura.

I PC sono utilizzati in tali settori:

1. Gli alloggi e i servizi comunali nel riscaldamento centrale installano modifiche al PC a bassa o media pressione per il riscaldamento a vapore. Il liquido di raffreddamento entra direttamente nella rete o attraverso scambiatori di calore prepara l’acqua per il riscaldamento centrale e l’approvvigionamento di acqua calda.
2. L’industria utilizza generatori di vapore più potenti che generano vapore surriscaldato con un maggiore trasferimento di calore.
3. Ingegneria energetica, caldaie a vapore ad alta pressione partecipano a schemi di generazione di energia trasferendo vapore alla turbina.
4. Industria, i PC forniscono il movimento meccanico dei dispositivi di produzione.
5. Trasporto ferroviario, i PC sono installati sulle locomotive diesel.

Generatore di vapore: potente motore a vapore

Un generatore di vapore è una caldaia a vapore dotata di diversi dispositivi aggiuntivi. Il suo design include uno o più surriscaldatori intermedi, che aumentano di dieci volte la potenza del suo lavoro. Dove vengono utilizzati potenti motori a vapore?

L’applicazione principale dei generatori di vapore si trova nelle centrali nucleari. Qui, con l’aiuto del vapore, l’energia di decadimento di un atomo viene convertita in elettricità. Descriviamo due metodi per riscaldare l’acqua e generare vapore in un reattore:

1. L’acqua lava l’esterno del recipiente del reattore, mentre riscalda e raffredda il reattore. Pertanto, la formazione di vapore avviene in un circuito separato (l’acqua si riscalda contro le pareti del reattore e trasferisce calore al circuito di evaporazione). Questo design utilizza un generatore di vapore – funge da scambiatore di calore.
2. All’interno del reattore corrono i tubi per il riscaldamento dell’acqua. Quando i tubi vengono immessi nel reattore, questo diventa una camera di combustione e il vapore viene trasferito direttamente a un generatore elettrico. Questo design è chiamato reattore ad acqua bollente. Non è necessario alcun generatore di vapore qui.

Campi di applicazione delle caldaie a vapore e scopo

Le caldaie a vapore sono utilizzate attivamente nei seguenti settori:

1. Sistemi di riscaldamento. Esistono modelli industriali e domestici di caldaie a vapore che consentono l’uso del vapore come vettore di calore. Il vapore passa attraverso i circuiti di riscaldamento e/o entra negli scambiatori di calore dei dispositivi di alimentazione dell’acqua calda, garantendo così il trasferimento di energia termica. Una caldaia per il riscaldamento a vapore domestico è spesso combinata con dispositivi di riscaldamento a combustibile solido. Negli impianti industriali vengono utilizzati dispositivi più potenti e affidabili che generano vapore surriscaldato con un maggiore trasferimento di calore.
2. Energia. I motori a vapore convertono il vapore riscaldato in energia elettrica. Il flusso di lavoro sembra piuttosto semplice: il vapore si sposta in una turbina e fa ruotare l’albero, grazie al quale viene generata elettricità. Questo principio è stato utilizzato con successo in molte centrali elettriche..
3. Industria. I dispositivi a vapore possono fornire il movimento meccanico di vari elementi dei sistemi. Il principio di funzionamento di una caldaia a vapore per uso industriale sembra lo stesso del caso precedente, ma l’energia generata è finalizzata all’azione meccanica sugli elementi che dovrebbero muoversi..

Sapere a cosa serve una caldaia a vapore e dove viene utilizzata consente di utilizzare il dispositivo con la massima efficienza..

designazioni

Secondo le caldaie a vapore fisse, hanno la seguente struttura di designazione:

Tipo-D-P-T-FON

• Pr – a circolazione forzata (l’acqua dal tamburo viene fornita alle superfici evaporanti da pompe speciali);
• Prp – con circolazione forzata e surriscaldamento intermedio del vapore;
• E – con circolazione naturale (sotto l’influenza della differenza di densità tra acqua e vapore);
• Ep – con circolazione naturale e surriscaldamento intermedio del vapore;
• P – diretto;
• Пп – una volta passante con surriscaldamento intermedio del vapore;
• K – a circolazione combinata (naturale in alcune superfici, forzata in altre);
• Кп – con circolazione combinata e surriscaldamento intermedio del vapore.

D Portata vapore caldaia, t/h. P Pressione uscita caldaia, MPa (in precedenza era spesso indicata in kgf/cm²) T Temperatura uscita caldaia, °C (non indicata per caldaie che generano vapore saturo). Se la temperatura dopo il riscaldamento differisce dalla temperatura del vapore primario, viene indicata tramite una frazione F Tipo di combustibile (se il forno non è a strati):

• K – carbon fossile e semi-antracite (carbone magro);
• A – antracite, miniera di antracite (fanghi);
• B – lignite, lignite;
• C – scisto;
• M – olio combustibile;
• G – gas naturale;
• О – rifiuti, spazzatura;
• D – altri tipi di carburante.

O Tipo di forno (per quelli alimentati a gasolio non sono indicati, ad eccezione di “B”):

• T – forno a camera con rimozione della cenere solida;
• G – forno a camera con rimozione della scoria liquida;
• Р – forno a strati (griglia);
• B – forno a vortice;
• Ts – forno a ciclone;
• F – focolare con uno strato bollente (fluidificato) (fisso e circolante);
• E – altri tipi di forni, anche a due zone.

Definizione

Come hai già capito, una caldaia a vapore è un’unità che produce vapore. Inoltre, caldaie di questo tipo possono produrre due tipi di vapore: saturo e surriscaldato. Nel primo caso, la sua temperatura è di circa 100 gradi e la pressione è di circa 100 kPa. La temperatura del vapore surriscaldato sale a 500 gradi e la pressione sale a 26 MPa. Il vapore saturo viene utilizzato per scopi domestici, principalmente per il riscaldamento di case private. Il vapore surriscaldato ha trovato applicazioni nell’industria e nell’ingegneria energetica. Trasferisce bene il calore, quindi il suo utilizzo aumenta notevolmente l’efficienza dell’impianto..

Ambito di applicazione

Ci sono tre principali aree di applicazione per le caldaie a vapore:

1. Sistemi di riscaldamento. Il vapore funge da vettore energetico.
2. Energia. I motori a vapore industriali, o, come vengono anche chiamati, generatori di vapore, vengono utilizzati per generare energia elettrica.
3. Industria. Il vapore nell’industria viene utilizzato non solo per riscaldare le “camicie” di apparecchiature e condutture, ma anche per convertire l’energia termica in energia meccanica e spostare i veicoli.

Le caldaie a vapore domestiche sono utilizzate per riscaldare i locali residenziali. In parole semplici, il loro compito è riscaldare l’acqua e spostare il vapore attraverso la tubazione. Un tale sistema è spesso dotato di un forno o di una caldaia fissi. In genere, gli elettrodomestici generano vapore saturo, non surriscaldato, che è abbastanza per risolvere i compiti loro assegnati..

Nell’industria, il vapore si surriscalda: continua a riscaldarsi dopo l’evaporazione per aumentare ulteriormente la temperatura. A tali installazioni sono imposti requisiti di qualità speciali, poiché quando il vapore si surriscalda, il contenitore rischia di esplodere. Il vapore surriscaldato ottenuto dalla caldaia può andare alla formazione di elettricità o movimento meccanico.

La corrente elettrica con il vapore viene generata come segue. Evaporando, il vapore entra nella turbina, dove fa ruotare l’albero a causa del flusso denso. Pertanto, l’energia termica viene convertita in energia meccanica e questa, a sua volta, viene convertita in energia elettrica. Ecco come funzionano le turbine delle centrali elettriche.

La rotazione dell’albero, che avviene quando vengono evaporate grandi quantità di vapore surriscaldato, può essere trasmessa direttamente al motore e alle ruote. È così che viene messo in moto il trasporto a vapore. Esempi popolari del funzionamento di un motore a vapore includono il generatore di vapore di una locomotiva a vapore o la caldaia a vapore di una nave. Il principio di funzionamento di quest’ultimo è abbastanza semplice: quando viene bruciato il carbone, viene generato calore, che riscalda l’acqua e forma vapore. Ebbene, il vapore, a sua volta, fa girare le ruote, o nel caso della nave, le viti.

Dove sono applicati

Le caldaie a vapore sono ancora ampiamente utilizzate per il riscaldamento di abitazioni e locali industriali. Questi dispositivi generano vapore riscaldando l’acqua e quindi questo vapore viene fatto circolare nel sistema di riscaldamento. Le caldaie a vapore domestiche generano vapore saturo di acqua e queste caldaie sono spesso utilizzate nella costruzione di abitazioni private.

Nell’industria vengono utilizzate speciali installazioni a vapore, che riscaldano il vapore saturo passo dopo passo, portandolo ad una temperatura di 500 gradi. Le caldaie a vapore industriali sono rese più solide, perché funzionano con pressioni e temperature elevate. Anche le caldaie a vapore industriali sono di dimensioni variabili. Le dimensioni di una caldaia industriale dipendono dall’ambito delle attività svolte da questo dispositivo. Nella maggior parte dei casi, i generatori di vapore industriali vengono utilizzati per generare elettricità. Esistono diversi tipi di impianti a vapore industriali, che sono combinati in un’unica unità con un generatore elettrico. Le piccole centrali elettriche sono dotate di tali dispositivi..

Le caldaie a vapore di una tale centrale elettrica funzionano secondo il principio del riscaldamento dell’acqua allo stato di ebollizione, quindi, in un apparato speciale, il vapore generato viene portato a uno stato surriscaldato e viene immesso in una turbina a vapore ad alta pressione. L’albero della turbina a vapore è collegato al rotore del generatore elettrico, il quale, ruotando dalla turbina a vapore, genera corrente.

Inoltre, le caldaie a vapore industriali erano ampiamente utilizzate nei trasporti: locomotive a vapore, trattori, automobili. Oggi i veicoli a vapore si trovano solo sulle ferrovie, dove vengono utilizzati per il trasporto di merci e per le operazioni di manovra. Anche le caldaie a vapore di tipo industriale sono buone perché possono funzionare con quasi tutti i tipi di combustibile. Esistono alcuni tipi di caldaie a vapore industriali progettate per un tipo specifico di combustibile. Inoltre, le caldaie a vapore per uso domestico possono essere sia multicombustibile che focalizzate su un determinato tipo di combustibile..

Funzioni di riparazione

Le caldaie a tamburo si distinguono per il loro funzionamento affidabile e il funzionamento senza pretese, tuttavia richiedono un monitoraggio costante per garantire modalità di riscaldamento e pressione del vapore stabili, nonché uno spurgo tempestivo. Se uno di questi requisiti non viene soddisfatto, possono verificarsi guasti e sarà necessario riparare l’unità..

Prima di eseguire lavori di riparazione, è indispensabile studiare la documentazione fornita dal produttore e lo schema della caldaia a tamburo. Ciò ti consentirà di determinare la sequenza di tutte le azioni e prevenire errori che possono causare conseguenze più gravi..

Per riparare un tamburo, è necessario attenersi alle seguenti raccomandazioni:

• prima dell’inizio del restauro, è necessario valutare le condizioni del metallo: spessore, resistenza, tenuta;
• i difetti riscontrati devono essere forati con uno strumento abrasivo su un metallo puro in modo che sia possibile saldarlo o rattopparlo;
• è severamente vietata la ricerca di crepe riscaldando la superficie con un bruciatore, poiché esiste un alto rischio di deformazione delle unità o perdita di proprietà dell’acciaio;
• la corrosione fino a una profondità del metallo fino al 10% non può essere eliminata, ma solo tappata con malta cementizia;
• per ripristinare lo spessore dell’acciaio, viene utilizzata l’elettrofusione;
• la saldatura dei gusci è obbligatoria, a condizione che le loro dimensioni siano fino a 40 mm e una distanza pari a tre dimensioni della più grande (se la profondità del danno è superiore alla metà dello spessore delle pareti).

Caratteristiche del progetto

Il design della caldaia in questione si basa su una sorta di tamburo. L’acqua pretrattata viene fornita a questa apparecchiatura tramite un sistema di pompe e tubi. I tubi di scarico si trovano nel vano caldaia inferiore. Questi elementi hanno diametri diversi e non si scaldano durante il funzionamento della caldaia. Attraverso il sistema di tubazioni, il liquido dal tamburo passa nei collettori. Questi ultimi si trovano più spesso nella parte inferiore della caldaia..

Il collettore è collegato al tamburo tramite una tubazione di sollevamento. A causa della tubazione, vengono create superfici riscaldanti nel luogo di combustione del combustibile caricato.

Un sistema di tubazioni è collegato al generatore di vapore, funzionante secondo il meccanismo dei vasi comunicanti. Una miscela di acqua liquida e vapore acqueo circola nei tubi caldi. Questa miscela ha una densità piuttosto bassa, che le consente di fluire liberamente nel vano separatore, dove vengono separati vapore e acqua. La componente liquida è diretta al tamburo della caldaia a vapore.

Il vapore entra nella linea del vapore e quindi in riscaldatori speciali, dove la pressione e la temperatura del vapore vengono aumentate ai parametri richiesti. Al termine il vapore viene inviato alla corrispondente turbina a vapore.

Come funziona il sistema a vapore

Quando l’acqua bolle a pressione costante, mantiene la sua temperatura costante. Il vapore generato a seguito di tale ebollizione ha una quantità significativa di energia termica. Al momento della condensazione, ad es. quando il vapore si trasforma in liquido, questa energia viene rilasciata e trasferita all’ambiente.

Questo principio è utilizzato nel funzionamento dei sistemi di riscaldamento a vapore. L’acqua bolle nella caldaia, il vapore si sposta attraverso i tubi ai radiatori, dove si condensa e si separa dal calore, riscaldando così l’aria nella stanza.

L’acqua ottenuta nel processo di condensazione continua a muoversi attraverso i tubi e ritorna ad un apposito dispositivo di accumulo, per poi fluire al riscaldatore in modo naturale o forzato, utilizzando una pompa.

A seconda della pressione all’interno del sistema di riscaldamento a vapore, sono suddivisi in:

• vapore sottovuoto;
• bassa pressione;
• alta pressione.

Nel primo, la pressione è inferiore a 0,1 MPa, nel secondo – ancora inferiore – fino a 0,07 MPa e nel terzo – superiore a 0,07 MPa. I sistemi aperti a bassa pressione hanno accesso all’aria dall’atmosfera, ma possono anche essere chiusi, ad es. completamente sigillato.

Questo diagramma mostra i principi del cablaggio del riscaldamento a vapore. Il dispositivo di riscaldamento deve essere posizionato più in basso dei radiatori, la linea della condensa è in pendenza

In tali sistemi viene solitamente utilizzato il cosiddetto vapore saturo secco, che non contiene particelle d’acqua in sospensione. La quantità di vapore nel sistema influisce sulle sue prestazioni. Se c’è troppo poco vapore, si creeranno problemi per il libero deflusso della condensa e l’aria fredda si accumulerà sul fondo del riscaldatore..

Un volume sufficiente di vapore migliora il processo di deflusso della condensa, che viene respinta verso le pareti e scorre verso il basso sotto forma di un sottile film d’acqua.

Negli impianti chiusi, dopo la condensazione, l’acqua entra immediatamente nello scambiatore di calore, ma spesso vengono utilizzati impianti ad anello aperto in cui il liquido di raffreddamento viene prima raccolto in un serbatoio di accumulo e poi pompato in caldaia per il riscaldamento.

La condensa può riempire completamente i tubi, attraverso i quali si muove per il riscaldamento, o solo parzialmente. Quest’ultima opzione è preferibile, poiché quando il sistema è spento, i tubi al suo interno rimarranno asciutti..

Se il portatore di calore del riscaldamento a vapore, dopo la condensazione, si sposta direttamente nella caldaia per il successivo riscaldamento, il sistema viene chiamato chiuso. Se la condensa si raccoglie dapprima in un serbatoio di accumulo, dal quale viene pompata in caldaia da una pompa, l’impianto è classificato a circuito aperto.

Vantaggi

• Redditività;
• Costo interessante dell’attrezzatura stessa;
• Indicatori di rendimento elevato;
• Eccellente risparmio di calore;
• Versatilità. Diversi tipi di caldaie a vapore possono utilizzare diversi tipi di combustibile;
• Alta efficienza;
• Per il riscaldamento vengono utilizzati tubi di piccolo diametro, che ha un effetto positivo sulla compattezza del circuito;
• Può essere installato in qualsiasi casa, il circuito rimarrà sicuro. La cosa principale è seguire le regole di installazione e funzionamento;
• Il carburante consumato non necessita di un monitoraggio costante;
• Bassi parametri di inerzia, che fornisce un riscaldamento più rapido dei locali.

svantaggi

1. È impossibile regolare senza problemi il funzionamento dell’apparecchiatura.
2. Stanze diverse possono riscaldarsi in modo non uniforme.
3. Le caldaie a vapore non possono vantare una lunga vita operativa..
4. I tubi del riscaldamento sono molto intensi, motivo per cui in alcuni casi il circuito diventa non del tutto sicuro.
5. Quando la caldaia è piena di vapore, l’unità inizia a fare rumore.

Per rendere completamente sicuro il funzionamento di una caldaia a vapore nella tua casa, dovresti scegliere dispositivi con certificati di qualità..

Dispositivo caldaia a vapore

Strutturalmente, una caldaia a vapore è un contenitore in cui avviene il processo di conversione dell’acqua in vapore. Il contenitore è solitamente costituito da un tubo, il cui diametro può variare in un intervallo abbastanza ampio. Oltre al tubo pieno, lo schema della caldaia a vapore comprende una camera di combustione progettata per bruciare combustibile.

Il forno può avere determinate caratteristiche che dipendono direttamente dal tipo di combustibile utilizzato. Ad esempio, le camere di combustione del combustibile solido nella parte inferiore sono dotate di una griglia attraverso la quale l’ossigeno entra nella camera. Nella parte superiore della struttura è installato un tradizionale camino, che crea tiraggio e garantisce la normale combustione. Nel caso di utilizzo di energia liquida o gas, la camera di combustione è fornita di bruciatore.

In ogni caso, il gas liberato durante la combustione del combustibile arriva al contenitore pieno d’acqua, gli cede il suo calore e viene scaricato in atmosfera da un camino. Ad un certo momento, l’acqua inizia a bollire e si trasforma in vapore, che viene diretto nella parte superiore del serbatoio e quindi nei tubi.

Differenze tra caldaie a gas e a tubi d’acqua secondo lo schema di lavoro

Un contenitore che consente di creare vapore è solitamente costituito da uno o più tubi. L’acqua che si trova in essi viene riscaldata dai gas riscaldati rilasciati durante la combustione del carburante. Questo design implica che il gas stesso salga ai tubi pieni d’acqua e i dispositivi che funzionano secondo questo principio sono chiamati caldaie a tubi di gas..

In un altro tipo di caldaie, il gas si muove attraverso un tubo nello stesso contenitore con l’acqua. La capacità in questo caso è chiamata tamburo e la caldaia stessa appartiene alla categoria del tubo dell’acqua. I tamburi pieni d’acqua possono essere posizionati orizzontalmente, verticalmente, radialmente o in combinazione, a seconda del quale si distinguono i corrispondenti tipi di caldaie a tubi d’acqua..

Il confronto delle caratteristiche dei tipi di caldaie considerati ci consente di trarre le seguenti conclusioni:

1. La prima differenza sono le diverse dimensioni dei tubi utilizzati. I dispositivi a tubi di gas sono dotati di tubi piuttosto grandi rispetto ai prodotti utilizzati nelle caldaie a tubi d’acqua.
2. La prossima differenza è la differenza di potenza. Il valore di potenza massimo delle caldaie a tubi di gas è di 360 kW e la pressione massima non può superare 1 MPa. L’alta pressione e il volume del vapore richiedono un aumento dello spessore della parete del dispositivo, che incide negativamente sul costo finale della caldaia. Le caldaie a tubi d’acqua sono prive di un tale inconveniente: per loro è possibile utilizzare tubi sottili, che consentono loro di raggiungere una temperatura e una pressione più elevate rispetto alle controparti a tubi del gas..
3. Le caldaie a tubi d’acqua differiscono non solo per la potenza e le temperature più elevate. I loro vantaggi includono anche la capacità di resistere a gravi sovraccarichi, il che indica un maggiore grado di sicurezza di tali dispositivi..

Elementi aggiuntivi della caldaia

La costruzione di una caldaia a vapore non si limita agli elementi di base che sono già stati descritti sopra. A volte la caldaia a vapore può essere dotata di dispositivi aggiuntivi per aumentare l’efficienza o la funzionalità del sistema..

Questi sono i seguenti elementi:

1. surriscaldatore. Questo elemento consente di riscaldare il vapore a una temperatura di oltre 100 gradi, che consente di ottenere una maggiore efficienza aumentando l’efficienza dell’unità. Quando si utilizza un surriscaldatore, il vapore può raggiungere una temperatura di 500 gradi e il suo riscaldamento viene effettuato già nei tubi, cioè dopo la fase di evaporazione dell’acqua. Il surriscaldatore può essere integrato o nel formato di un dispositivo separato. Esistono dispositivi di convezione e irraggiamento (il secondo tipo ha 2-3 volte più potenza).
2. Separatore di vapore. Questo elemento della caldaia a vapore elimina tutta l’umidità in eccesso dal vapore e lo rende il più asciutto possibile. Quando si utilizza un separatore, l’efficienza dell’intera caldaia è notevolmente aumentata.
3. Accumulatore di vapore. Questo dispositivo consente di stabilizzare il sistema. L’accumulatore assorbe il vapore in eccesso prodotto e lo restituisce all’impianto se diventa troppo basso.
4. Dispositivo di purificazione dell’acqua. Questo dispositivo consente di ridurre la saturazione dell’acqua con ossigeno e vari prodotti chimici. La tempestiva preparazione dell’acqua consente di ridurre l’effetto della corrosione sugli elementi interni della caldaia e di ridurre al minimo la quantità di depositi nel sistema.

Inoltre, il dispositivo della caldaia a vapore include una valvola per lo scarico della condensa, riscaldatori d’aria e un’unità di controllo dell’unità, che include un interruttore di combustione e regolatori del consumo di materie prime e risorse energetiche. Comprendere in cosa consiste una caldaia a vapore consente di personalizzare la sua configurazione per compiti specifici..

Equipaggiamento principale e ausiliario delle caldaie a vapore

L’unità caldaia a vapore comprende gli elementi e i dispositivi principali:

1. Camera del forno;
2. Corpo caldaia (corpo);
3. Bruciatore – per caldaie a gas e petrolio;
4. Superfici riscaldanti – tubi, schermi;
5. Elementi riscaldanti o elettrodi – per caldaie elettriche;
6. Isolamento termico della cassa;
7. Rivestimento decorativo esterno;
8. Sistema di controllo, sicurezza e automazione;
9. Pompa di alimentazione.

La camera di combustione delle caldaie a combustibile solido è divisa in due parti da una griglia. I corpi caldaia sono realizzati con tipi di acciaio resistente al calore.

I dispositivi bruciatori sono spesso dotati di sistemi di pressurizzazione dell’aria. L’iniezione d’aria per intensificare la combustione viene effettuata da un ventilatore.

Nei generatori di vapore elettrici, l’acqua viene riscaldata fino all’ebollizione mediante elementi riscaldanti o elettrodi. Un tipo speciale di caldaie a vapore sono le caldaie elettriche a induzione. Qui il riscaldamento è ottenuto dal campo di induzione.

L’isolamento termico del corpo protegge il dispositivo dalla perdita di calore, assicura che non ci siano superfici calde. I materiali isolanti sono materiali isolanti moderni con una maggiore resistenza al calore, vengono utilizzati anche quelli tradizionali: mattoni refrattari, argilla refrattaria, fibre contenenti amianto..

Il sistema di automazione fornisce il controllo sul funzionamento del dispositivo, la sicurezza della modalità e dei parametri, blocca (interrompe) la combustione al raggiungimento di valori critici.

La pompa di alimentazione produce una fornitura dosata di acqua di alimentazione in base ai segnali dei sensori di livello. Il dispositivo funziona in modalità ciclica.

Valvole di sicurezza, strumenti di indicazione – manometri e termometri, indicatori visivi del livello dell’acqua sono elementi obbligatori nella progettazione della caldaia. Il dispositivo per il controllo visivo è una colonna di livello con vetri di livello (almeno due). I sensori di livello sono integrati nella colonna.

La caldaia può essere messa in funzione solo se entrambi i vetri di livello sono in buone condizioni..

Le apparecchiature ausiliarie della caldaia a vapore sono:

1. Sistema di trattamento dell’acqua;
2. economizzatore d’acqua;
3. Riscaldatore d’aria;
4. surriscaldatore;
5. disaeratore;
6. Separatore;
7. Aspiratore di fumo.

Il sistema di trattamento dell’acqua assicura che la qualità dell’acqua di reintegro sia portata ai parametri richiesti. Il principale tipo di trattamento dell’acqua sono i filtri a scambio cationico di sodio. L’acqua passa attraverso lo strato di riempitivo nella colonna del filtro, mentre gli ioni dei sali di durezza (Ca+, Mg+) vengono sostituiti da ioni di cloruro di sodio.

La purificazione dell’acqua grezza dai sali di durezza è un prerequisito per il normale funzionamento dell’apparecchiatura. Con un maggiore contenuto di sale, precipita come un solido sulle superfici riscaldanti. Ciò riduce significativamente l’efficienza del trasferimento di calore, che alla fine porta alla combustione delle superfici metalliche..

Oltre a questa funzione, il trattamento dell’acqua può dosare vari componenti speciali nella linea di trucco. Questi additivi legano l’ossigeno, riducono il tasso di corrosione e mantengono il livello di pH richiesto. L’uso di funzioni aggiuntive ha un effetto benefico sulla qualità del dispositivo, ne aumenta la durata.

L’economizzatore d’acqua viene utilizzato per riscaldare l’acqua di alimentazione, il riscaldatore d’aria viene utilizzato per riscaldare l’aria fornita per la combustione. Entrambi i dispositivi sfruttano il calore dei fumi di scarico. L’uso di questi scambiatori di calore aumenta l’efficienza complessiva dell’unità caldaia..

Il surriscaldatore funziona secondo lo stesso principio (utilizzo del calore dei fumi). Fornisce riscaldamento a vapore a temperature più elevate.

Va notato che l’installazione di scambiatori di calore sulla canna fumaria richiede calcoli accurati. I dispositivi hanno un’elevata resistenza aerodinamica, che può impedire la rimozione del fumo, interrompere il processo di combustione. Con un valore totale di resistenza significativo, viene installato un aspiratore di fumo.

Il disaeratore viene utilizzato per rimuovere l’aria dall’acqua di alimentazione. I dispositivi di separazione sono progettati per rimuovere la componente acqua dal vapore in uscita dalla caldaia. Ciò rende l’essiccatore a vapore, riduce la velocità dei processi di corrosione nella zona di consumo e previene i colpi d’ariete. La separazione si ottiene modificando la direzione del flusso e il diametro della tubazione.

Le caldaie a vapore sono altamente efficienti e funzionano a temperature elevate e sovrapressione. Queste condizioni complicano il design generale della caldaia, sono necessarie apparecchiature aggiuntive. Il principio di funzionamento, le condizioni operative richiedono la presenza obbligatoria di personale di manutenzione.

Dispositivi di controllo

Inoltre, la caldaia è dotata di dispositivi ausiliari di monitoraggio e controllo. Ad esempio, un allarme di livello dell’acqua monitora il mantenimento di un livello del liquido costante nel tamburo. Il principio di funzionamento del dispositivo di segnalazione dei livelli limite di una caldaia a vapore si basa sulla variazione della massa di carichi speciali durante il loro passaggio dalla fase liquida alla fase vapore e viceversa. In caso di deviazione dalla norma, emette un segnale acustico per avvisare i dipendenti dell’impresa.

Per il controllo posizionale del livello dell’acqua viene utilizzata anche una colonna indicatore di livello di una caldaia a vapore. Il principio di funzionamento del dispositivo si basa sulla conduttività elettrica dell’acqua. La colonna è un tubo dotato di quattro elettrodi che controllano il livello dell’acqua. Se la colonna d’acqua raggiunge il segno inferiore, la pompa di alimentazione è collegata e se quella superiore, l’alimentazione dell’acqua alla caldaia si interrompe.

Un altro semplice dispositivo per misurare il livello dell’acqua in una caldaia a vapore è un misurino dell’acqua integrato nel corpo dell’apparecchio. Il principio di funzionamento del vetro dell’indicatore di una caldaia a vapore è semplice: è destinato al controllo visivo del livello dell’acqua.

Oltre al livello del liquido, nel sistema vengono misurate la temperatura e la pressione utilizzando rispettivamente termometri e manometri. Tutto ciò è necessario per il normale funzionamento della caldaia e per prevenire la possibilità di emergenze..

Produzione di una caldaia per il riscaldamento del vapore

Fare una caldaia a vapore con le tue mani vale solo per quelle persone che sono esperte nelle abilità di un saldatore. Solo in questo caso sarà possibile realizzare un tubo del fuoco sigillato o un serbatoio del tubo dell’acqua per il riscaldamento di una casa, che possa resistere all’alta pressione e mantenere un certo equilibrio dell’acqua..

Una caldaia a tubi di fumo per il riscaldamento di una casa è realizzata come segue:

1. Calcola il livello di potenza, seleziona il disegno più adatto in termini di dimensioni e potenza.
2. Prendi un tubo con un diametro di 80-100 cm e una lunghezza di 100-110 cm.Spessore della parete – 2,5 mm.
3. Tagliare la lamiera d’acciaio dello spessore di 1-2 mm in rettangoli. Saranno le pareti della fornace.
4. Saldare il forno di cottura e praticarvi 13 fori.
5. Tagliare un tubo di 10 cm di diametro in 12 pezzi.
6. Tagliare un piccolo pezzo da un tubo con un diametro di 12 cm.
7. Inserire 13 pezzi nei fori praticati sul lato superiore del fornello.
8. Le estremità inferiori dei tubi vengono espanse e saldate alla superficie del forno di cottura.
9. Il focolare con tubi viene inserito nel corpo principale e saldato.
10. Saldato sopra un collettore per l’aspirazione del vapore surriscaldato e una valvola in grado di rilasciare il livello di pressione ed equalizzare l’equilibrio.
11. Tagliare un foro per il rifornimento di carburante e fissare la porta.

I fogli di amianto sono installati attorno al focolare. Ciò aumenta la produttività e l’efficienza.

Regole per il funzionamento delle caldaie a vapore e ad acqua calda

Una caldaia a vapore è un apparecchio sensibile alla pressione classificato come installazioni pericolose. In caso di funzionamento improprio, sono possibili ustioni termiche da vapore surriscaldato e, in casi eccezionali, l’esplosione dell’intero impianto.

Durante il funzionamento, è importante attenersi rigorosamente alle regole operative del dispositivo prescritte dal produttore e dai documenti normativi. Le principali ragioni di fallimento, secondo le statistiche, sono:

Le principali ragioni di fallimento, secondo le statistiche, sono:

• trattamento dell’acqua di scarsa qualità, che porta ad una maggiore corrosione degli elementi e riduce significativamente la sua efficienza;
• mancanza di lettura periodica della camera di combustione del carburante;
• impostazione errata dell’automazione.

La presenza di dispositivi di sicurezza e di automazione del controllo, previa installazione e regolazione professionale, rende sicure le moderne caldaie a vapore.

Classificazione

Le caldaie a vapore, il principio di funzionamento di cui stiamo considerando oggi, possono essere classificate secondo diversi parametri..

Per tipo di carburante:

1. Carbone.
2. Gas.
3. Carburante.
4. Elettrico.

Su appuntamento:

1. Domestico.
2. Energia.
3. Industriale.
4. Raccolta differenziata.

In base alla progettazione:

1. Tubo del gas.
2. Tubo dell’acqua.

Classificazione delle caldaie a vapore in base al numero di giri dei gas di combustione

Le caldaie a tubi di fumo hanno le proprie classificazioni interne. Uno di questi è la suddivisione dei modelli in due e tre vie in base al numero di passaggi dei fumi attraverso tubi da fumo o camere rotanti. Le caldaie a vapore a due giri hanno una camera di combustione reversibile e un gruppo di tubi di fumo, dopo il passaggio attraverso i quali i gas vengono rimossi attraverso il camino. Le caldaie a tre giri sono dotate di un focolare passante e di due gruppi di tubi da fumo, costringendo i prodotti della combustione a compiere un ulteriore passaggio prima di lasciare il circuito della caldaia. Le loro differenze e caratteristiche tecniche sono discusse in modo più dettagliato in un articolo separato – “Caldaie a vapore a due e tre passaggi”.

50 ÷ 300 kg/h 5 bar

serie BX

100 ÷ 3000 kg/h 0,7 bar

Serie BNX

100 ÷ 3000 kg/h 0,7 bar

SEI serie

350 ÷ 5000 kg / h3 – 25 bar

Caldaie a vapore a tre giri

Serie GSX

350 ÷ 6000 kg/h3 – 25 bar

Serie GSX P

500 ÷ 6000 kg/h3 – 25 bar

serie GX

1700 ÷ 25000 kg/h3 – 25 bar

Classificazione per disposizione del tubo da fumo

Un’altra classificazione, caratteristica esclusivamente per le caldaie a tubi da fumo ea tubi da fumo, è secondo schemi di layout. Le caldaie di diversi produttori possono avere diversi layout del tubo di fiamma e dei canali del fumo l’uno rispetto all’altro. Esistono caldaie con layout simmetrico e asimmetrico..

Tipi di caldaie a vapore

Il primo parametro con cui vengono classificate le caldaie a vapore è il tipo di combustibile utilizzato, in base al quale si distinguono i seguenti tipi di caldaie:

• Gas;
• Carbone;
• Carburante;
• Elettrico.

A seconda del loro scopo, si distinguono i seguenti tipi di caldaie a vapore:

• Domestico;
• Industriale;
• Energia;
• Raccolta differenziata.

L’ultimo parametro è un design che consente di distinguere due tipi di caldaie:

• Tubo del gas;
• Tubo dell’acqua.

Il design di una caldaia a vapore è piuttosto importante, quindi vale la pena capire quali sono le differenze tra questi tipi di dispositivi..

Caldaie elettriche

Una caldaia a vapore di questo tipo è caratterizzata da:

• facilità d’uso;
• economia;
• compatibilità ambientale;
• lavoro silenzioso.

Inoltre, una tale disposizione della caldaia è molto più semplice di quella dei dispositivi che utilizzano combustibili solidi o liquidi. Le caldaie elettriche non devono essere costantemente pulite da ceneri o scorie e il combustibile stesso non richiede una preparazione aggiuntiva speciale. In questo modo, risparmierai denaro che sarebbe stato speso per la consegna di carburante a casa tua e che sarebbe stato speso per attrezzare un impianto di stoccaggio del carburante..

Per la loro progettazione, le caldaie elettriche sono suddivise in:

1. Dispositivi ad azione diretta. Usano l’acqua come conduttore di corrente elettrica, che si riscalda secondo la legge di Joule-Lenz.
2. Dispositivi indiretti. Usano, ad esempio, elementi riscaldanti come elementi riscaldanti.

Tuttavia, se parliamo del prezzo delle caldaie a vapore di qualsiasi tipo, allora è piuttosto alto. È questo fatto che provoca il desiderio di alcuni consumatori (specialmente nelle aree rurali) di creare un tale dispositivo con le proprie mani. Vediamo se questo è possibile in linea di principio.?

Ghisa sezionata

Le caldaie con gruppi o sezioni in ghisa sono molto diffuse nelle reti di riscaldamento e di approvvigionamento di acqua calda. Il design di tali unità presenta vantaggi dovuti alla possibilità di un rapido montaggio o smontaggio, nonché un semplice aumento della potenza della caldaia aggiungendo sezioni.

Il funzionamento delle caldaie a vapore, con un design di successo, presenta uno svantaggio significativo, in caso di guasto di un pacchetto, tutte le sezioni dell’unità dovranno essere smontate.

Per i proprietari di caldaie non sono richiesti permessi, poiché non sono soggetti alle regole per la progettazione e il funzionamento sicuro delle caldaie a vapore e acqua calda..

Queste caldaie sono efficienti e si riscaldano rapidamente, poiché la camera di combustione è formata direttamente dalle superfici interne dei profilati..

Le unità sono ben resistenti ai processi corrosivi in ​​un ambiente aggressivo di gas di combustione e hanno una maggiore conduttività termica, ma non sono in grado di funzionare a parametri di vapore elevati, valori di pressione massima inferiori a 100 kPa, potenza non superiore a 200 kW, capacità vapore – fino a 4,3 t/h, consumo combustibile solido – 300 kg/h.

flusso diretto

Le unità di vapore a flusso diretto appartengono alle caldaie a vapore verticali e sono progettate in modo tale che l’acqua nei tubi a parete sia costretta a eseguire un solo ciclo e allo stesso tempo passi completamente allo stato di vapore, quindi, in questi tipi di generatori di vapore, il la velocità di circolazione è 1.

Tali caldaie sono strutturalmente molto più semplici e non richiedono una complessa automazione del processo di combustione. Non sono volatili e non possono fare a meno di una pompa di alimentazione, quindi sono molto più esplosivi delle caldaie a circolazione, nonostante il loro rendimento termico e la produzione di vapore siano bassi..

Installazione a flusso diretto

In un’unità diretta, il movimento dell’acqua avviene per convezione gravitazionale, poiché l’acqua è più pesante del vapore. Di recente, per i dispositivi che hanno raggiunto la risorsa standard, per ridurre il carico, le caldaie a vapore vengono trasferite alla modalità acqua calda..

Caratteristiche di un PC a giro singolo:

1. Il forno è costituito da tubi riscaldati dai gas di combustione.
2. L’acqua della caldaia entra nella parte inferiore del circuito di riscaldamento dell’acqua e il vapore secco viene prelevato dalla parte superiore opposta..
3. Nell’economizzatore, il refrigerante in ingresso viene riscaldato alla temperatura di saturazione e nei tubi a parete e nel circuito di surriscaldamento i parametri del vapore aumentano ulteriormente fino ai valori di progetto..
4. Queste superfici non hanno una netta separazione tra loro e la loro geometria dipende dal carico di progetto dell’unità. Con una diminuzione della temperatura dei fumi e un aumento della velocità dell’acqua della caldaia, i confini dell’economizzatore e dell’evaporatore si spostano e la lunghezza aumenta di conseguenza e viceversa..
5. La produzione di vapore è limitata dall’aumento della resistenza idraulica e non può superare le 10 t/h. Per caldaie più potenti, sono necessari modelli di unità multigiro.

BMK a vapore

Locale caldaia modulare a blocco (BMK) realizzato sotto forma di un modulo compatto con un set completo di apparecchiature ausiliarie.

È progettato per il riscaldamento e la fornitura di acqua calda, nonché per la generazione di vapore per le esigenze tecnologiche delle imprese situate in aree con carenza di energia. BMK non richiede la partecipazione costante dell’operatore e, in caso di emergenza, scatta una protezione con allarme.

Il funzionamento dell’unità è completamente automatizzato: i sensori monitorano la temperatura interna della stanza, i dati vengono trasmessi al pannello di controllo, dove viene regolato il funzionamento del BMK.

L’unità può essere rapidamente collegata all’impianto di riscaldamento esistente come fonte di emergenza indipendente di energia termica.

Il trasporto al sito di installazione del BMK viene effettuato in piena disponibilità di fabbrica e con un camino; in loco è collegato solo alle reti di ingegneria esistenti. Tale assemblaggio in fabbrica riduce al minimo i lavori di installazione e messa in servizio e aumenta l’efficienza dell’impianto fino al 93%..

Unità tubi da fuoco

Le caldaie a tubi di fumo o a tubi di gas sono disposte al contrario. Qui, il gas riempie i tubi e l’acqua è nello spazio anulare. La capacità degli impianti è molto inferiore, anche a causa delle larghe tubazioni. Per aumentare questi valori, dovrebbero essere notevolmente compattati, resi più spessi, cosa non economicamente fattibile..

Esistono due tipi di caldaie a tubi di gas: caldaie a tubi di fuoco e caldaie a tubi di fiamma. Nella prima l’acqua viene riscaldata da sola mediante i fumi, nella seconda viene installato un bruciatore con ventilatore all’ingresso del tubo, il processo di combustione avviene nel tubo stesso per tutta la lunghezza del forno.

Nelle caldaie a gasolio la temperatura dei fumi non può superare determinati valori, quindi la loro potenza non può essere superiore a 400 kW. Rispetto agli analoghi, si tratta di valori molto piccoli per grandi produzioni..

Le caldaie a tubi d’acqua sono più sicure delle caldaie a tubi di fumo. Possono sopportare grandi sovraccarichi, mentre sono più potenti ed efficienti.

Caldaie a blocco

Sono stati utilizzati dalla seconda guerra mondiale. Ora sembrano piccoli centri mobili di generazione del vapore. Includono non solo l’unità stessa, ma anche attrezzature speciali per misurare i parametri di base e mantenere le condizioni operative. Il loro principale vantaggio rimane la mobilità, poiché spesso si trovano nell’abitacolo di un veicolo specializzato..

Importante! Le caldaie di questo tipo sono molto facili da avviare, ma solo dopo aver collegato tutti i parametri principali: acqua, carburante e altri. La potenza di tali dispositivi può raggiungere diverse migliaia di kW e una pressione del vapore di 9 MPa..

Caldaia a tubi d’acqua verticale.

In una caldaia a vapore verticale sono installati due o più fusti ad altezze diverse, con uno specchio d’acqua nella parte superiore. I tubi sono collegati direttamente al tamburo. Vicino al punto di attacco, si piegano in modo da formare una serie di travi. Il flusso di gas caldi è diretto attraverso i tubi da deflettori. Questo design consente di modificare facilmente la geometria della superficie riscaldante..

Caldaia a tubi d’acqua orizzontale.

Le caldaie a vapore di questo tipo sono caratterizzate dalla presenza di collettori collegati ad un tamburo incernierato, che può essere posizionato sia lungo la camera di combustione, come mostrato in Fig. 2 (tamburo longitudinale) o trasversale (tamburo trasversale).

Caldaie a radiazione.

Le caldaie a vapore radiante o i loro forni sono dotati di: a) tubi collettori larghi (tamburi stretti) che corrono orizzontalmente nelle parti superiore e inferiore della parete del forno, oppure b) un sistema di tubi verticali collegati direttamente ai tamburi principali. Nella variante “a” i collettori sono collegati tra loro da sottili e frequenti tubi verticali che formano schermi a parete. Il calore radiante della zona di combustione provoca l’evaporazione dell’acqua in questi tubi e il vapore caldo che sale tra i collettori collegati ai tamburi principali ne provoca la circolazione. Gli schermi del soffitto e del pavimento sono disposti allo stesso modo. I tubi non hanno isolamento e solo nella zona ad alta temperatura sono previsti rivestimenti refrattari o pannelli protettivi in ​​ghisa. In alcuni casi, la vaporizzazione negli schermi gioca un ruolo importante e le tradizionali superfici di scambio termico convettivo a tubi d’acqua proteggono solo il tamburo principale dal surriscaldamento per radiazione..

Forno caldaia a vapore

Il forno della caldaia è una delle unità più importanti del sistema di generazione del vapore. Il combustibile viene bruciato nel focolare, a seguito del quale viene rilasciato calore, che viene trasferito attraverso le pareti metalliche del fluido di lavoro e lo trasforma in vapore.

Carburante

Il combustibile solido convenzionale (carbone o legna) si trova sotto forma di uno strato ardente sulla griglia. L’aria permea questo strato attraverso canali che si formano da soli nel particolato combustibile. Se il carbone viene cotto, ammorbidito e parzialmente sinterizzato, è necessario mescolarlo di tanto in tanto, il che contribuisce alla formazione di nuovi canali e all’eliminazione di vecchi canali troppo larghi. Il cosiddetto combustibile mobile (polvere di carbone, olio combustibile o gas combustibile) viene introdotto nel forno da un bruciatore, nel quale un getto di combustibile viene miscelato con un flusso d’aria fortemente vorticoso. Ad esempio, la polvere di carbone viene prima raccolta dal flusso d’aria primaria, che, in generale, non è sufficiente per una combustione completa. Il bruciatore modella questo flusso rotante in un cono stretto. Quindi viene fornito un flusso completo di aria secondaria e il cono viene ulteriormente attorcigliato. Per un funzionamento efficiente del forno, è necessario un tiraggio. Per tiraggio si intende la differenza di pressione che obbliga l’aria e i gas di combustione a passare attraverso il forno e i dispositivi associati. Poiché questa differenza di pressione è piccola, la spinta è solitamente indicata in millimetri di colonna d’acqua (1 mm di colonna d’acqua equivale a 9,8 Pa).

Camino

Il dispositivo più semplice per creare tiraggio è un camino senza alcuna attrezzatura meccanica. Il tiraggio creato da un tale camino è chiamato naturale. Questa spinta è dovuta alla differenza di pressione tra una colonna di gas riscaldato all’interno di un tubo alto e la stessa colonna di aria esterna più fredda. Affinché si verifichi la spinta, è necessario prima creare una piccola differenza di pressione nella parte inferiore del tubo. Successivamente, si sviluppa la piena spinta, che è limitata solo dall’attrito dei gas contro le pareti. Più stretto è il tubo, più forte è l’effetto di attrito. Poiché a temperature inferiori a 150 °C il tiraggio sviluppato dal camino è appena sufficiente a vincere le forze di attrito al suo interno, le moderne centrali elettriche funzionano esclusivamente con tiraggio forzato generato da ventilatori rotanti e soffianti. La ventola posta sotto il forno soffia aria alla pressione necessaria per vincere la resistenza del sistema di preparazione del combustibile, del riscaldatore dell’aria e del letto o dei bruciatori ardenti. Un aspiratore installato sopra la caldaia, aspirando il flusso dei gas non ancora raffreddati, crea una differenza di pressione necessaria per mantenere un rapido flusso di gas attraverso la caldaia e tutti gli altri scambiatori di calore.

Come funziona una tipica caldaia a vapore?

Il calore viene generato nella camera di combustione. Successivamente, entra nella superficie di riscaldamento. Esistono 2 tipi di superfici riscaldanti: convettive e radianti.

Le superfici convettive includono i seguenti elementi:

• riscaldatori d’aria;
• economizzatori;
• scambiatori di calore.

L’attrezzatura aggiuntiva elencata è necessaria per aumentare l’efficienza della caldaia, razionalizzare il consumo di carburante e ridurre il livello delle perdite di calore..

È importante che l’acqua utilizzata per il funzionamento della caldaia sia estremamente pulita – non sono ammesse impurità. Pertanto, prima di essere immesso in caldaia, il liquido deve essere ripulito da gas e impurità di vario genere, diventando eventualmente nutriente.

Il liquido pulito viene inviato all’economizzatore. Una pompa speciale la aiuta in questo. Nell’economizzatore, il fluido termovettore viene riscaldato sotto l’influenza dei gas. Inoltre, il liquido passa nel vano superiore del vano del tamburo. Qui l’acqua della caldaia viene miscelata con il liquido nutritivo..

Parte dell’acqua scorre dal vano superiore del vano fusto al vano inferiore. Il movimento dell’acqua avviene attraverso i tubi di ebollizione.

Nella parte superiore della caldaia a vapore, i gas hanno una temperatura più bassa, che aumenta gradualmente man mano che si avvicinano al vano inferiore dell’unità..

L’acqua viene riscaldata e, insieme ad una miscela di vapore e acqua, viene inviata alla camera superiore del tamburo.

La seconda parte del liquido proveniente dal vano fusto superiore va a ridistribuire L’acqua della caldaia viene riscaldata. Le bolle di vapore generate vanno al vano superiore del vano cestello.

Nella camera superiore del tamburo, grazie al separatore, avviene una separazione quasi completa della miscela di liquido e vapore. Il risultato è vapore saturo, che aumenta ulteriormente l’efficienza della caldaia. È questo vapore saturo che viene utilizzato dall’utente finale..

Al fine di aumentare l’efficienza delle caldaie, il loro lavoro è organizzato in modo tale che il livello dell’acqua “inferiore” e “superiore” oscilli nella camera superiore del vano fusto. Tra i suddetti livelli di liquido è presente una riserva idrica, atta a mantenere il funzionamento dell’unità di riscaldamento nel caso in cui il flusso di liquido nell’impianto si interrompa..

Il livello di liquido “più alto” consentito nel vano fusto è determinato con l’aspettativa che l’acqua non entri nel surriscaldatore.

Il livello massimo di liquido “inferiore” ammesso nel cesto è calcolato in modo da evitare il surriscaldamento della parte superiore del cesto, nonché del gruppo caldaia. È importante che l’acqua entri nei tubi di livello in un volume stabile.

Per un ulteriore aumento dell’efficienza, il design è dotato di un riscaldatore ad aria.

Il fluido nel sistema può circolare con forza e naturalmente. Il movimento naturale si basa sulla differenza di densità tra il liquido e il vapore generato. La miscela acqua/vapore nei tubi montanti ha una densità inferiore rispetto a quella nei tubi montanti. Tuttavia, la lettura della pressione e la lettura della temperatura rimangono le stesse in tutto il tubo. Di conseguenza, il vapore, che per sua natura è un gas, si precipita verso l’alto..

Schema delle tubazioni della caldaia a vapore

Per gli impianti di riscaldamento centralizzato del sistema abitativo e dei servizi comunali, uno schema tipico è costituito da:

1. Generatore di vapore.
2. disaeratore.
3. Ammorbidente secondo lo schema di pulizia chimica.
4. Dispenser e serbatoio reagenti.
5. Ricevitore.
6. Regolatori di pressione.
7. Pompa dell’acqua di alimentazione della caldaia.
8. Pompa di alimentazione dell’acqua dal disaeratore al ricevitore.

Il design della caldaia può anche includere:

• surriscaldatore – per aumentare la temperatura del vapore saturo;
• separatore di vapore e dispositivi nel tamburo – per rimuovere l’umidità dal vapore.

Circuito tamburo

Una caldaia a tamburo è caratterizzata dal movimento dell’acqua tramite un economizzatore, seguito dall’alimentazione di liquido ad un dispositivo a tamburo situato nella parte superiore dell’unità. La gravità nei dispositivi a circolazione naturale consente all’acqua di entrare in un sistema di tubi non riscaldato, dopodiché il liquido si sposta nei tubi riscaldati, dove viene generato vapore. La bassa densità della miscela vapore-acqua ne facilita il lancio attraverso i tubi del vaglio nel dispositivo a tamburo, dove viene separata in acqua e vapore..

Il liquido scorre naturalmente nel tubo di caduta e il vapore saturo scorre nel surriscaldatore di vapore. Le caldaie a circolazione naturale differiscono nella frequenza della circolazione dell’acqua entro 5-30 volte. L’attrezzatura della caldaia a circolazione forzata è dotata di un dispositivo di pompaggio che crea una pressione. Gli indicatori di molteplicità di un tale circuito di circolazione sono 3-10 volte.

La caldaia a tamburo funziona a una pressione inferiore al livello critico, pertanto tale apparecchiatura appartiene alla categoria delle unità ad alta efficienza..

Come operare correttamente

Le caldaie a vapore sono classificate come oggetti di maggiore pericolo, pertanto, molti documenti normativi di supervisione della caldaia, progettazione dell’installazione, documentazione tecnica del produttore e regole per la costruzione e il funzionamento sicuro di caldaie a vapore e acqua calda stabiliscono requisiti per il funzionamento sicuro di tali navi, che devono essere soddisfatte da funzionari responsabili e personale di servizio..

Il funzionamento sicuro inizia con il trattamento chimico dell’acqua, essenziale per la manutenzione dei moderni generatori di vapore e caldaie. I sali minerali contenuti nell’acqua naturale, a temperature superiori a 70°C, formano incrostazioni sulle superfici interne dei tubi.

Ciò porta a un deterioramento del trasferimento di calore dai gas di scarico all’acqua di alimentazione, cessa di raffreddare i tubi che si surriscaldano, si bruciano, a seguito della quale si forma una rottura della parete, un forte calo di pressione nel circuito interno dell’unità, vaporizzazione istantanea dell’acqua surriscaldata e scoppio della caldaia.

Il livello di purificazione dell’acqua grezza dipende dalla fonte di approvvigionamento idrico ed è stabilito da specialisti nel progetto di trattamento dell’acqua della caldaia, che descrive non solo le modalità, ma anche lo schema di collegamento con l’attrezzatura necessaria.

Il controllo della caldaia può essere manuale e automatizzato. I moderni PC senza automazione e protezione di sicurezza non sono ammessi per il funzionamento. Il funzionamento manuale con protezione di sicurezza è consentito solo nelle caldaie a carbone a bassa pressione e bassa potenza.

Struttura di controllo della caldaia:

1. Dispositivi per l’accensione e lo spegnimento della combustione del carburante.
2. Controllo del flusso: carburante, aria e acqua.
3. Raccolta e analisi dei dati sulle prestazioni del PC.
4. Sistema di arresto di emergenza della caldaia.

Servizio

La riparazione e la manutenzione delle caldaie a vapore vengono eseguite in conformità con le norme legislative e le raccomandazioni dei produttori di caldaie a vapore industriali, rigorosamente in conformità con le istruzioni dell’industria e di produzione, nonché in conformità con le regole per la progettazione e il funzionamento sicuro di caldaie a vapore e acqua calda..

La manutenzione del PC generalmente include i seguenti tipi di lavoro:

1. Ispezioni programmate dell’operatività delle apparecchiature della caldaia, secondo il programma.
2. Determinazione dei malfunzionamenti della caldaia: surriscaldamento, incendio, intasamento.
3. Eliminazione delle violazioni delle regole di sicurezza antincendio e delle condizioni che impediscono un funzionamento sicuro.
4. Verifica dell’integrità degli impianti vapore-gas con successiva eliminazione di malfunzionamenti nei raccordi.
5. Controllo del sistema di alimentazione della caldaia.
6. Controllo della densità del percorso gas-aria e dell’assenza di rumori non sistematici nel forno.
7. Esame e ispezione delle apparecchiature ausiliarie.
8. Verifica del funzionamento di strumentazione e automazione, manometri differenziali, sistemi di sicurezza e sistemi di allarme.
9. Monitoraggio del funzionamento di pompe, aspiratori fumi, ventilatori e verifica delle loro centraline.
10. Controllo del funzionamento delle apparecchiature elettriche e della protezione automatica.
11. Verifica del funzionamento della cuffia della caldaia.
12. Controllo del funzionamento dei dispositivi di trattamento dell’acqua e di un disaeratore di un locale caldaia a vapore.

Il mercato russo ha abbastanza offerte, sia da produttori nazionali che esteri di moderne caldaie a vapore, la scelta è determinata dai termini di riferimento per il design, in modo che gli specialisti possano scegliere le migliori opzioni di equipaggiamento.

Vantaggi dell’utilizzo di caldaie ad acqua calda

• Alta efficienza con il minor consumo di carburante possibile.
• La compattezza del dispositivo, che consente di risparmiare sulla costruzione del locale caldaia. Spesso, una caldaia per acqua calda non è installata nemmeno in un edificio separato, ma nel seminterrato della casa, che fornisce. In alcuni casi, le regole SNIP sono del tutto consentite..
• La progettazione di una caldaia per acqua calda è semplice, la manutenzione e la riparazione dell’apparecchio non sono particolarmente difficili.
• Con una programmazione precisa dei regimi di temperatura e una corretta messa in servizio, la caldaia mantiene stabilmente la temperatura richiesta per un riscaldamento ottimale dell’edificio. In questo caso non è richiesta la partecipazione umana..

Dispositivo, principio di funzionamento delle caldaie ad acqua calda

Dispositivo generale:

1. Tubi nella parte inferiore (3 pezzi) – per l’ingresso dell’acqua, anche per il raffreddamento, in modo che la caldaia non si surriscaldi, per il riempimento e lo scarico.
2. Valvola dell’aria – situata nella parte inferiore della struttura.
3. Ribalta inferiore – porta, copri focolare.
4. Vano per la pulizia dai prodotti della combustione.
5. Un coperchio vicino al camino per una più facile pulizia.
6. Camino.
7. Patta superiore.
8. Un tubo nella parte superiore (2 pezzi) – per l’uscita dell’acqua, incluso quello che protegge dal surriscaldamento.

Principio di funzionamento:

1. Il carburante viene messo nel forno.
2. L’acqua entra attraverso il tubo di ricezione.
3. Sotto l’influenza delle alte temperature a causa della combustione, l’acqua nel ricevitore si riscalda e sale ulteriormente lungo la “arteria” del tubo con l’alimentazione all’impianto di riscaldamento.
4. Il camino svolge una funzione di convezione – estrae gas e fumo dalla combustione di un vettore energetico.
5. La valvola di ricambio dell’aria fornisce o blocca l’ossigeno per la combustione.

Tipicamente, queste caldaie sono realizzate in acciaio resistente ma flessibile in grado di resistere a temperature e pressioni molto elevate..

Portatore di calore: acqua

In tali installazioni viene utilizzata la sostanza naturale più economica per il trasferimento di calore: l’acqua. Sono abbastanza adatti per riscaldare un hangar, un magazzino o altri spazi interni su larga scala. Ma l’acqua può creare incrostazioni all’interno del sistema, che i modelli di caldaie migliorati possono ridurre o pulire.

Tali caldaie sono generalmente progettate per riscaldare:

• magazzino;
• edifici residenziali (servizi);
• locali industriali (officina, piattaforme coperte);
• locali agricoli;
• negozi di verdura o granai;
• istituzioni ed edifici amministrativi;
• altri oggetti e strutture di grandi dimensioni.

Tipi: bassa temperatura, alta temperatura

Ci sono anche caldaie di vari livelli di combustione e trasferimento di calore. Ad esempio, ci sono opzioni per il lungo termine, e ci sono bruciature a breve termine, ci sono anche altri tipi.

Specifiche:

1. Modello a bassa temperatura – fino a 115 gradi. Grande risparmio nel consumo di carburante, ma c’è anche accumulo di condensa, quindi è necessario un funzionamento attento.
2. Modello ad alta temperatura – fino a 150 gradi e oltre. L’affidabilità è stabile, il livello di funzionamento è elevato. Funzionamento silenzioso, emissioni di rifiuti minime, sistemi di controllo di sicurezza.

Cos’è la convezione e come avviene

Nei liquidi e nei gas, il calore viene trasferito solo per convezione. Convezione (lat.) – trasferimento.

Strati di liquido, o gas, aventi temperature diverse, possono mescolarsi indipendentemente. Questo processo è chiamato convezione..

Nota: la convezione è l’automiscelazione di strati di liquido o gas a diverse temperature..

Posizionando la nostra mano a pochi centimetri sopra una candela accesa, possiamo sentire il calore dovuto alla convezione..

Come avviene la convezione: gli strati più caldi di liquido, o gas, hanno una bassa densità, quindi si alzano e gli strati più freddi prendono il loro posto.

Nota: affinché la convezione funzioni bene, i liquidi e i gas devono essere riscaldati dal basso.

Grazie alla convezione:

– si riscalda tutta l’acqua nel bollitore, non solo l’acqua nella parte inferiore del bollitore;

– l’aria della stanza dal pavimento al soffitto viene riscaldata da batterie di riscaldamento poste nella parte inferiore della stanza;

– i venti soffiano, durante il giorno – dal mare (brezza diurna), e di notte – da terra al mare (brezza notturna).

Cos’è la radiazione?

La radiazione è il trasferimento di energia termica senza l’ausilio della materia. Pertanto, nel vuoto, l’energia termica viene trasferita per irraggiamento.

Il vuoto è l’assenza di molecole di materia nello spazio (vuoto profondo nello spazio), o la presenza di un piccolo numero di molecole di gas.

Ad esempio, nei laboratori moderni, è possibile pompare aria da sotto la campana in uno stato in cui solo poche molecole d’aria saranno contenute in un metro cubo di spazio sotto la campana..

Tutti i corpi possono irradiare energia. I corpi molto riscaldati emettono più energia di quelli più freddi..

Il sole è una grande palla di gas incandescente, cioè una stella. Il sole emette calore, questo calore viene trasferito alla Terra attraverso il vuoto con l’aiuto della radiazione e riscalda la sua superficie e tutti i corpi su di essa.

È noto che gli oggetti neri al sole si riscaldano molto rapidamente e quelli bianchi difficilmente si riscaldano.

A causa delle radiazioni, i corpi più scuri si raffreddano più velocemente di quelli bianchi..

Oggi, i riscaldatori a infrarossi domestici sono ampiamente utilizzati. Questi riscaldatori riscaldano gli oggetti circostanti utilizzando radiazioni termiche (infrarosse)..

Costruzione caldaia a vapore BOOSTER

Le caldaie a vapore a tubi d’acqua BOOSTER sono progettate per generare vapore saturo, la fonte di calore è la combustione di gas o combustibile liquido. A causa dell’uso di un economizzatore, l’efficienza delle caldaie può raggiungere il 99%.

Esistono oltre 100 modelli di caldaie a vapore BOOSTER, che si differenziano per emissione di vapore, efficienza e consumo di carburante, ma il principio di funzionamento è lo stesso per tutti i modelli, ad eccezione delle caratteristiche minori..

Considereremo il dispositivo e il principio di funzionamento usando l’esempio di una caldaia a vapore BOOSTER della serie BSS con un economizzatore

Il fascio tubiero della caldaia è costituito da collettori superiore e inferiore collegati da due file di tubi verticali disposti a cerchi concentrici sfalsati. La fila interna di tubi a parete forma una camera di combustione cilindrica. La superficie della fila interna di tubi a parete che forma il forno è la parte radiante, il resto delle superfici è la parte convettiva.

Il lato del tubo dell’acqua è convenzionalmente diviso in due parti:

• spazio acquatico – occupa ~ 2/3 del fascio tubiero;
• spazio vapore – nella parte superiore del fascio tubiero.

Il livello richiesto dell’acqua della caldaia è mantenuto da un contatore dell’acqua, in cui sono presenti elettrodi di livello che accendono e spengono la pompa di alimentazione.

L’economizzatore della caldaia è uno scambiatore di calore a fascio tubiero, i gas di scarico e l’acqua di alimentazione nello scambiatore di calore si muovono in controcorrente.

Il separatore di vapore è un recipiente cilindrico con un canale del vapore a spirale e un tubo di livello collegato al collettore inferiore del fascio tubiero della caldaia.

Il dispositivo bruciatore, installato nella parte superiore del focolare, è costituito da un registro dell’aria e da un bruciatore con rotaia combustibile.

Elementi che aumentano l’efficienza di una caldaia a vapore

Una moderna caldaia a vapore è dotata non solo di condutture e un forno, ma anche di unità ausiliarie. Questi elementi aggiuntivi contribuiscono non solo a un aumento della temperatura del vapore nell’impianto, ma possono anche aumentare la pressione di esercizio e contribuire anche a una generazione di vapore più intensa. L’elenco di tali elementi utili di un impianto a vapore comprende:

1. Separatore con il quale il vapore viene separato dall’umidità. Questo dispositivo aumenta più volte l’efficienza della caldaia a vapore..
2. Surriscaldatore, con l’aiuto del quale la temperatura del vapore viene riscaldata sopra i 100 gradi Celsius. Questo elemento aumenta anche significativamente l’efficienza di una caldaia a vapore, poiché è in grado di riscaldare il vapore secco fino a 500 gradi. Tali dispositivi ausiliari sono completati con installazioni a vapore che vengono utilizzate nelle centrali nucleari..
3. Accumulatore di vapore, che è in grado di accumulare vapore e al momento della necessità di restituirlo alla linea di lavoro.
4. Un dispositivo di preparazione con l’aiuto del quale l’ossigeno in eccesso viene spostato dall’acqua normale. Questo dispositivo aumenta significativamente la durata dell’impianto a vapore, poiché la bassa concentrazione di ossigeno nel liquido di raffreddamento previene la corrosione e le incrostazioni.

Inoltre, nei moderni impianti a vapore vengono utilizzati elementi aggiuntivi, con l’aiuto dei quali viene rimossa la condensa, vengono regolati il ​​consumo di carburante e il consumo di acqua, nonché la caldaia viene controllata e tutti i suoi parametri vengono monitorati..

Valutazione dell’efficacia dell’uso delle caldaie a vapore

Per valutare l’efficienza dell’unità di efficienza è necessario calcolare il rapporto tra il calore generato e l’energia ottenuta dal combustibile. Nessun tipo di attrezzatura può raggiungere il 100% di efficienza, diversi fattori influiscono su questo:

• percentuale di combustione del combustibile;
• perdite di calore dovute alle proprietà delle pareti esterne della caldaia;
• bassa potenza termica del combustibile.

Il design e il tipo dell’unità influiscono sulla sua efficienza. Ad esempio, una caldaia a tubi di fumo non sarà in grado di raggiungere un rendimento superiore al 70%, mentre la percentuale di emissioni inquinanti in atmosfera è la più alta per tali apparecchiature. Le caldaie a tubi d’acqua sono preferibili dal punto di vista dell’efficienza: durante l’installazione, è possibile aumentare la potenza.

La caldaia a vapore è diventata parte integrante della vita umana. Soggetto al corretto funzionamento dei generatori di vapore, alla manutenzione tempestiva, i dispositivi dureranno a lungo e diventeranno indispensabili aiutanti nella produzione e nella vita di tutti i giorni..

Indagine sull’acqua delle caratteristiche distintive delle caldaie a tubi di fumo e a tubi d’acqua:

Recensioni degli utenti di caldaie a vapore

Valery, 43 anni (Kazan):

“Diversi anni fa stavo effettuando importanti riparazioni nella mia casa di campagna e ho deciso di sostituire il vecchio impianto di riscaldamento a forma di stufa con una caldaia a vapore. Sfortunatamente, non c’è rifornimento di gas nel villaggio e la gente usa il gas in bombole. Per il riscaldamento, questo non era consigliabile e, considerate le alternative disponibili, ho optato per la scelta di una caldaia a vapore a tubi d’acqua. Il criterio per la sua scelta era la sicurezza e la relativa durata..

Per tutto il tempo successivo all’installazione, la caldaia funziona senza interruzioni. Un piacevole vantaggio per la sua installazione è stata la possibilità di utilizzare vari tipi di combustibile per la generazione di vapore. C’è anche uno svantaggio: una dimensione relativamente grande “.

Vasily, 35 anni (Nizhny Novgorod):

“Dopo la costruzione della nuova casa, è sorta una domanda acuta sul suo riscaldamento, mentre si avvicinava l’inverno. La casa si è rivelata grande e c’era bisogno di un modello potente. La scelta è ricaduta sulla versione a tubi di fumo della caldaia a vapore, che ha un rendimento elevato. L’installazione è stata semplice, poiché non c’è bisogno di un camino e di un ventilatore.

Nota! Gli svantaggi sono comparsi nel tempo: la caldaia richiede acqua di alta qualità o l’installazione di un filtro speciale per purificarla. Inoltre, la caldaia è abbastanza difficile da lavorare. Ci è voluto più di un mese prima che capissi le peculiarità del suo lavoro”.

Tutti i motori a vapore in un modo o nell’altro hanno resistito alla prova del tempo e hanno mostrato il loro lato migliore al massimo grado. Nonostante le carenze esistenti, questo è un meccanismo collaudato nel tempo che trova la sua applicazione nell’era dell’energia nucleare e dei voli verso altri pianeti..