- Clasificación de plantas de vapor
- Aplicación tecnológica de plantas de vapor con caldera
- Principios de funcionamiento y dispositivo
- Edificio
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La caldera de vapor es un invento antiguo, pero todavía se usa en la industria. Por ejemplo, en las centrales eléctricas, donde el generador de vapor es uno de los principales elementos de producción de electricidad. También se instalan calderas de vapor en todas las plantas y fábricas de calderas. En la vida cotidiana, rara vez se usan hoy en día, porque fueron reemplazados por calderas de agua más seguras y energéticamente eficientes.
Clasificación de plantas de vapor
Hay varias escalas para la clasificación. Las principales son tres escalas.
Tubo de agua
Convierten el agua en vapor más rápido que las tuberías de gas. Tienen una mayor eficiencia debido a las características de diseño de la unidad. De hecho, se trata de una carcasa en cuyo interior hay una gran cantidad de tuberías. El agua se mueve a través de las tuberías y el combustible se quema entre las tuberías.
El agua se convierte en vapor a altas temperaturas. Y dado que hay muchas tuberías, en consecuencia, tienen un área de calentamiento más grande. Y cuantas más tuberías haya en la caldera, más intensa será la transición del líquido al estado de vapor.
Las calderas acuotubulares de vapor se dividen en dos subgrupos:
- directo;
- tipo de tambor.
Las primeras son estructuras tipo tubería, que se mencionaron anteriormente. Estos últimos están representados en el mercado por dos posiciones: horizontal y vertical. Pero el principio de funcionamiento de este tipo de dispositivos es el mismo.
En su diseño hay un tambor que no solo recoge el vapor en sí mismo, sino que también separa el condensado de este. Este último se envía a la zona de calentamiento, es decir, se reducen las pérdidas de agua.
Para obtener vapor seco a alta temperatura en la industria, se instalan en serie varias calderas tipo tambor. Y dicho vapor se puede comprimir a la máxima presión, lo cual es necesario en muchos procesos tecnológicos.
Las calderas de este tipo se dividen en dos posiciones: no volátil y de circulación. Se diferencian entre sí por la ausencia o la presencia de una bomba de circulación, respectivamente. La presencia de estos últimos aumenta la eficiencia de la instalación. El caso es que por una revolución de agua en la caldera, se evapora el 10% de su volumen. Es decir, para evaporar todo el volumen, se necesitarán al menos 10 revoluciones.
Con flujo por gravedad, tomará mucho tiempo, lo que reducirá la eficiencia. La bomba de circulación mueve el líquido rápidamente, se realizarán más revoluciones en el mismo período de tiempo. Esto significa que todo el volumen de agua se convertirá rápidamente en vapor.
Pero en las calderas tipo tambor, se debe instalar un regulador de nivel de condensado en la bomba. Lugar de instalación - separador de vapor. Su tarea es controlar la cantidad de condensado que se forma.
Por ejemplo, si hay poco, se reducen las características técnicas de la planta de vapor. Si se forma mucho, esto conduce a una caída de presión dentro de la unidad. Consecuencias: ebullición rápida y explosión.
La trampa de vapor es un tubo de gran sección que se asemeja a un tambor. De ahí el nombre de la caldera. Esta tubería recoge agua saturada de vapor. De hecho, dos procesos (calentamiento de líquidos y vaporización) ocurren por separado. De ahí la alta seguridad de funcionamiento de equipos de este tipo.
Modificación del tubo de agua
Tubería de gas
Estructuralmente, esta es una caldera, dentro de la cual se ubican tuberías de gran diámetro alrededor del horno.Los gases calientes se mueven en ellos y el agua fluye entre ellos. Es decir, es lo opuesto a las contrapartes de los tubos de agua. Las plantas de tubos de gas producen vapor a alta temperatura, que se usa con más frecuencia en los procesos de utilización.
La caldera de vapor de tubos de gas tiene un inconveniente importante: la alta presión del producto final. Este último se encuentra en el agregado en grandes cantidades. Esto es lo que provoca una disminución de la seguridad de funcionamiento de la instalación. Por lo tanto, las calderas están equipadas con un sistema de seguridad costoso y complejo. Además, tanto el cuerpo como las tuberías son de acero de gran espesor, lo que aumenta el coste del equipo.
Un representante sorprendente del tipo de tubo de gas es una caldera de locomotora.
El dispositivo de una caldera de locomotora horizontal.
Ambas instalaciones (tubería de agua y tubería de gas) pueden producir diferentes tipos de vapor:
- rico;
- agua sobrecalentada.
El primero es el medio que se forma a una temperatura de +100°C. Se enfría rápidamente con la formación de condensado, que vuelve a entrar en la zona de calentamiento. Tales instalaciones se utilizan para la calefacción doméstica. La presión en este tipo de calderas de vapor no supera los 100 kPa.
El segundo es el medio obtenido a una temperatura de +500°C. Por lo tanto, nunca se forman suspensiones de agua y gotas en él. Con el calentamiento gradual, se puede formar agua, pero para ello se monta un separador en el diseño de la unidad.
El progreso científico y tecnológico no se detiene. Hoy en día, los fabricantes ofrecen instalaciones acuotubulares que, en términos de eficiencia y seguridad, no se diferencian de las gasotubulares. Primero, están revestidos con material aislante del calor. En segundo lugar, están revestidos con material IR desde el interior, que actúa como un reflector de la energía térmica.
Y dado que las máquinas de tubos de agua son varias veces más baratas que las cajas de ritmos, además de que su operación es simple, hoy en día su popularidad y demanda ha aumentado dramáticamente.
La eficiencia también crece gracias a las últimas aleaciones de acero con las que se fabrican las piezas del aparato. También se introdujo una nueva tecnología de calentamiento, que utiliza dos antorchas ubicadas una frente a la otra. La tecnología se llama "en las antorchas opuestas" .
Con su ayuda, la temperatura de calentamiento alcanza los 1800-1900°C. Normalmente no supera los 1200°C. En consecuencia, la eficiencia de dichas instalaciones es de al menos el 90%.
Calderas domésticas
Actualmente hay mucho interés en estas unidades. Pero los requisitos para ellos son considerables:
- compacto;
- peso ligero, para no llenar los cimientos debajo de él;
- alto factor de seguridad;
- posibilidad de servicio por personal no calificado;
- tiempo mínimo de arranque y calentamiento.
Hoy en día, los fabricantes ofrecen dos tipos de instalaciones domésticas: bobina, también conocida como camisa vórtice clásica.
El primero es un solo tubo enrollado en espiral. El agua se mueve a lo largo de él, convirtiéndose en vapor. La capacidad de vapor del equipo es pequeña. Pero en este caso, esto no juega el papel más importante, porque una caldera doméstica debe producir vapor de baja calidad.
La eficiencia de trabajo también es baja, pero esto se corrige con la colocación frecuente de espirales. Pero una caldera de este tipo tiene un récord de tiempo de calentamiento: 3 minutos después de encender la antorcha.
El segundo es un dispositivo de caldera de vapor completamente único. El cuerpo consta de dos conchas, entre las cuales pasa agua. En el interior se encuentra una cámara de combustión, mientras que la antorcha gira en espiral durante la combustión, lo que aumenta la transferencia de calor. Sin tuberías.
Otros beneficios:
- disposición vertical, de ahí la mayor compacidad;
- eficiencia, como tambores;
- tiempo de calentamiento - 5 minutos.
Tres menos:
- el equipo es caro;
- la construcción es compleja;
- La dependencia energética es total: el ventilador, sin el cual la unidad no funciona, requiere electricidad.
caldera de vapor serpentina
Aplicación tecnológica de plantas de vapor con caldera
Hay varias industrias donde se utilizan calderas de vapor todo el tiempo:
- La primera industria es la ingeniería de energía térmica. El vapor se utiliza para calentar grandes talleres, por ejemplo, en la industria del automóvil. El vapor calienta el agua a la temperatura requerida, que luego es impulsada por bombas a través de la red de calefacción hasta edificios de varias plantas y otros objetos.
- La segunda industria es la energía. Aquí, el vapor se usa para hacer girar una turbina que genera electricidad.
- La tercera industria es la producción de materiales de construcción. Por ejemplo, los productos de hormigón se secan con vapor.
En muchas industrias, las calderas de vapor son una parte integral de la tecnología. Aquí y desinfección, y secado de alimentos, cocción, conservación, etc.
La utilización de residuos gaseosos también implica el uso de plantas de vapor. Actúan como refrigerantes en este proceso. Una caldera de este tipo toma la energía térmica de los gases que salen, por ejemplo, de los hornos a alta temperatura.
Principios de funcionamiento y dispositivo
Su objetivo principal es cambiar el estado físico del agua, es decir, pasar de líquido a gaseoso con los parámetros requeridos. El proceso es así:
- la caldera se llena de agua por gravedad o con una bomba;
- sistema de calefacción encendido;
- vapor comienza;
- el nivel de líquido disminuye gradualmente, alcanzando la marca mínima;
- sensor de nivel reacciona y enciende la bomba;
- el agua llena las tuberías.
Se puede decir que las calderas de vapor funcionan en ciclos.
Edificio
Las calderas de vapor constan de unidades y piezas principales y auxiliares, además de automatización.
El requisito principal para los productos de acero es que estén hechos de aleaciones resistentes al calor. Esta es la única forma de lograr el máximo nivel de seguridad en el funcionamiento de los equipos de calderas.
Diagrama de caldera de vapor
El sistema de seguridad juega un papel importante. Estos no son solo sensores de temperatura y presión. El sistema incluye seguridad mecánica. Incluye válvulas de retención, válvulas de compuerta eléctrica, otras válvulas de cierre. Esta doble protección garantiza la máxima seguridad, especialmente en los casos en que falla la electrónica.En este momento, todas las funciones están a cargo de los mecánicos.
Se imponen requisitos especiales al sistema de tratamiento de agua. El agua debe cumplir con ciertos estándares. Estos estándares son diferentes para las unidades de tambor y de flujo directo. En este último, el líquido debe ser perfectamente puro, casi destilado. Después de todo, en tales dispositivos no desaparece en ningún lado. Es decir, llenaron la caldera una vez y funcionará durante muchos años.
Si el agua es dura con impurezas, luego de un tiempo todas las tuberías se obstruirán con depósitos y óxido. Su diámetro disminuye, la conductividad térmica disminuye, lo que conduce a una disminución de la eficiencia. El vapor no será el que deseas (temperatura, humedad).
A pesar de todo su complejo diseño y baja seguridad, las calderas de vapor todavía tienen demanda. Particularmente en barcos, tecnología de plantas de energía, plantas donde se requieren altas temperaturas de refrigerante. Por lo tanto, los fabricantes están haciendo todo lo posible para aumentar la seguridad de la operación, reducir el costo del equipo y la complejidad del mantenimiento.
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¿Cómo funciona una caldera de vapor?
Caldera de vapor: dispositivo y mantenimiento, resumen detallado.
Fuentes de información:
- https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
- https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
- https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov