Resumen generador de vapor Tecnologias del Calor

Caldera: es todo recipiente cerrado dentro del cual se genera vapor a una presión mayor que la atmosférica, mediante la acción del calor. Forman parte de la caldera todos aquellos equipos de la instalación en contacto con agua y vapor, o sea sobrecalentador, recalentador intermedio, economizador, superficie evaporante, cuerpo cilíndrico y colectores.

Generador de vapor: es el conjunto constituido por la caldera y los restantes equipos auxiliares de la instalación que son para el adecuado funcionamiento de la unidad, o sea sistema de combustible, ventiladores sopladores de hollín, precalentadores de aire, chimeneas, conductos, sistema de regulación, etc.

Clasificación de GV:

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Calderas humotubulares:

Tiene un rango de presión entre 5 a 30 kg/cm2 y producciones de 1 a 28 t/h esto desplaza a los acuotubulares que se emplea a partir de los 10t/h.

• Ventajas:

1. Mejoras en el diseño que llevan a un aumento de vida útil y menores costos de mantenimiento.
2. Menores exigencias en el tratamiento de agua de alimentación lo que lleva a un menor costo de operación.
3. Permite un control automático y sencillo con una buena respuesta a picos bruscos por demanda de vapor
4. Inversión inicial menor.

Esta constituida por un recipiente que contiene agua en ebullición  y es atravesado por tubos, por el interior de los mismos circulan los gases de combustión. Esta combustión se genera en el hogar y el primer pasaje de gases se produce por radiación, para su mayor aprovechamiento térmico los gases son conducidos a un segundo pasaje. Hoy en día se incorpora un 3er pasaje de gases.

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• Limitaciones:

1. Baja producción y presión de vapor.
2. Imposibilidad de alcanzar altas temperaturas de vapor sobrecalentado.
3. Imposibilidad de colocar recalentadores.
4. Excesivo peso por unidad de vapor generada.
5. Tiempo excesivo requerido para alcanzar la máxima producción.

Calderas de circulación NATURAL:

Acuotubulares: El agua o vapor circula dentro de los tubos, colectores y domo mientras que los gases de combustión lo hace exteriormente a estos. Se utiliza para generar a partir de los 10t/h

• Ventajas frente a humotubulares:

1. Sin límite de producción de vapor.
2. Pueden alcanzarse grandes temperaturas de sobrecalentado y recalentado.
3. Bajo peso por unidad de vapor generado.
4. Tiempos bajos para alcanzar la máxima potencia.
5. Gran flexibilidad para responder a variaciones.

1. TIPO A: Está constituida por un domo superior y dos inferiores, operan con circulación natural, hogar presurizado y son aptas para quemar combustible sólido, líquido y gaseoso. Se puede ubicar un quemar frontal de gas natural o combustible líquido. También puede tener una grilla fija o móvil en el fondo de la caldera cuando se quema combustible solido

• Rangos: Producción de vapor de 10 a 110t/h, temp de vapor saturado a 510ºc y presión de vapor de 10 a 110 kg/cm2.
• Ventajas frente al tipo D:

1. Perfil asimétrico que facilita el transporte de las partes de presión que se montan en fabrica.
2. Dilataciones y temperaturas homogéneas en todas las secciones transversales del hogar.
3. Facilidad de fabricación y montaje.

1. Tipo D: Tienen circulación natural, combustión con horno presurizado. La disposición básica de dos domos y tubos curvados verticales con paredes del horno enfriadas por agua, combinadas con el haz de convección. Este diseño hace mínimo el uso de refractarios e impide la fuga de gases, reduce significativamente la temperatura de al cubierta exterior y la posible corrosión de la misma. Los quemadores se ubican en el frente de la caldera y como máximo se emplean 2. Queman combustible gaseoso o liquido.

• Rangos: Producción de vapor de 10 a 260 t/h, temperaturas de vapor  saturado a 510ºC, presión de vapor de 10 a 110 kg/cm2.

(Esta caldera corregida da origen a las de tipo V).

1. Tipo V: Caldera muy versátil para quemar petróleo, gas natural y diversos gases residuales, capacidad desde 60 a 500t/h de vapor, con presiones hasta 130 kg/cm2 y temperaturas de vapor saturado hasta 540ºC. esta caldera de 2 domos y circulación natural es el desarrollo más experimentado en el mundo. Los gases de combustión entra al haz de tubos a una temperatura uniforme a todo el ancho de la unidad, la superficie de convección de la caldera, está provista de diafragmas transversales para obtener la transmisión de calor más eficiente con la menor perdida de tiraje. Tiene paredes soldadas por lo que no requiere que la cubierta exterior este diseñada para soportar la presión externa de la cámara de combustión. El único material refractario existente es el plástico con el que se forman las bocas de los quemadores. Se refrigeran por agua y su eventual reparación se puede efectuar con sencillez. La combustión es a presión y es innecesario instalar ventiladores de tiraje inducido. Puede tener 2, 4, 6 u 8 quemadores frontales. Si se alarga el fondo del hogar se puede quemar combustible sólido.

1. Colgada con haz convectivo: Se construye para ser montada en obra, soportada por una estructura externa, dilata hacia abajo y tiene circulación natural. La producción de vapor es de 40 a 500 t/h, presión de vapor de 14 a 130 ata y temperatura de vapor sobrecalentado hasta 540ºc. Se adapta para ser utilizada como grandes calderas industriales o pequeñas centrales térmicas. Pueden quemar carbón pulverizado o sobre grillas, fuel oíl, gas natural o una combinación de estos. Pueden tener sobrecalentador o no. Está constituido por paredes de tubos de agua, unidos con aletas y presentados en paneles. El grado de inclinación del cenicero de la caldera puede diseñarse para cualquier dimensión vertical y puede incluir un sistema de fuego en las esquinas con quemadores fijos o regulables, éste último ayuda al control de la temperatura de vapor.

Circulación: la mezcla de agua-vapor es transportada desde los colectores de entrada de las paredes de agua hasta el domo de vapor a través de los tubos que constituyen el techo del hogar, los colectores superiores de las paredes laterales, el haz de tubos que conforman la “nariz” del hogar, la fila horizontal del haz convectivo.

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Caldera radiante: Las superficies de calefacción en gran medida la trasferencia es radiante. Son utilizadas para la generación de energía eléctrica y en grandes plantas industriales. Producción de vapor de 135t/h a 3000t/h, presión de vapor de 100 a180 ata t temperatura de sobrecalentado 545ºC.

Se requieren economizadores y calentadores de aire para obtener una eficiencia compatible con los costos del combustible. El tamaño obliga al montaje en obra.

El hogar esta constituido en su totalidad por paredes de agua dispuesto en forma de pared membrana.

Para la combustión se usa carbón pulverizado, f.oil, y gas natural o combinación de estos. La modalidad puede ser balanceado o forzado

Los quemadores se pueden ubicar en las esquinas conformando una estructura de fuego tangencial o también puede haber quemadores horizontales fijos montados sobre las paredes frontales o posteriores.

Debido al tamaño de las unidades se disponen como sobrecalentadores primarios en la zona convectiva y como sobre calentadores secundarios en la zona radiante lo que da como resultado una respuesta palana de la curva de temperatura final del vapor en función de la carga. El recalentamiento puede ser de dos etapas la primera convectiva y la secundaria en forma radiante no luminosa.

1. Radiante para combustible líquido y gaseoso: El espacio volumétrico de estas calderas resulta más reducido que los de aquellas destinadas al consumo de carbón. A igual consumo de combustible la formación de gases resulta superior para gas natural y f. oíl. Lo que obliga a ampliar considerablemente el espacio para alojar las superficies de calefacción convectivas respecto las carboneras.

1. Radiante para carbón pulverizado: está compuesta de un hogar de paredes de agua y fondo seco, sobrecalentador, recalentador, economizador y calentador de agua. El carbón en bruto se descarga desde los alimentadores hacia los pulverizadores, el carbón pulverizado es transportado por el aire primario hacia los quemadores a través de un conducto presurizado.

1. Calderas de circulación ASISTIDA (tipo Lamont): Son aquellas que trabajan a presión subcrítica y que  disponen para lograr la circulación en el circuito agua-vapor del hogar una bomba.

-  Colgate Radiante: Para generación de energía eléctrica, presiones a partir de 162 kg/cm2. No difieren de las radiantes de circulación natural salvo en la instalación en la parte inferior de los tubos de bajada de agua del domo y la disminución de los tubos que constituyen las paredes de agua del hogar.

- Caldera de recuperación: Para optimizar el combustible suele deponerse las calderas de recuperación, aprovechan el calor sensible de los gases sensibles de las turbinas, motores diesel, altos hornos, etc. Se la utiliza en procesos industriales o para la generación de E.E.

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