I generatori di vapore

Corso di
IMPIEGO INDUSTRIALE
d ll’ENERGIA
dell’ENERGIA
„
„
„
„
„
„
L’
L’energia,
i ffonti,
ti trasformazioni
t
f
i i ed
d usii finali
fi li
Impianti a vapore
I generatori
t i di vapore
Impianti turbogas
Cicli combinati e cogenerazione
Il mercato dell’energia
1
Corso di
IMPIEGO INDUSTRIALE
d ll’ENERGIA
dell’ENERGIA
„
„
„
„
„
„
L’
L’energia,
i ffonti,
ti trasformazioni
t
f
i i ed
d usii finali
fi li
Impianti a vapore
I generatori
t i di vapore
Impianti turbogas
Cicli combinati e cogenerazione
Il mercato dell’energia
2
Architettura dei GENERATORI di VAPORE
Corpo
cilindrico
Economizzatore
Preriscaldatore
Pompa di
circolazione
3
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Corpo cilindrico
4
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Corpo cilindrico
Ingresso
g
vapore
p
5
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Corpo cilindrico
Ingresso
g
vapore
p
6
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Corpo cilindrico
Ingresso
g
vapore
p
7
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Corpo cilindrico
Ai surriscaldatori
Ingresso
g
vapore
p
Ricaduta acqua
8
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Corpo cilindrico
Ai surriscaldatori
Separatore a ciclone
Ingresso
g
vapore
p
Separatori
secondari
Ricaduta acqua
9
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Fasci tubieri vaporizzatori
Nei moderni generatori di vapore per uso termoelettrico l’evaporatore
l evaporatore è costituito da una
vera e propria parete di tubazioni di acciaio al cromo-molibdeno o austenitico
Strati isolanti
Tubi tangenti: i tubi si toccano (casing)
A pannelli: vengono interposte alette
10
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Fasci tubieri
surriscaldatori
Uscita vapore
Setto
separatore
Ingresso
vapore
11
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Fasci tubieri surriscaldatori
a piegatura
i
t
multipla
lti l
del tipo orizzontale
12
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Fasci tubieri surriscaldatori
a piegatura multipla
del tipo verticale
13
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Particolare delle alettature delle
tubazioni degli economizzatori
14
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Tipo Ljungstrom
Particolari di
preriscaldatori
dell’aria
Tipo Rothemhule
15
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Alimentatore di carbone con
griglia mobile
Bruciatore circolare per
carbone polverizzato
16
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Polverizzatore a vapore
gasolio
vapore
17
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Polverizzatore a vapore
gasolio
vapore
Polverizzatore meccanico
g
dell’aria
con regolazione
secondaria
18
Componenti dei GENERATORI di VAPORE
Polverizzatore a vapore
gasolio
vapore
Polverizzatore meccanico
g
dell’aria
con regolazione
secondaria
Neglili impianti
N
i i ti più
iù piccoli
i
li sii ricorre
i
a polverizzare
l i
tramite sola compressione del combustibile;
lo spray viene affidato ad una piastrina che
conferisce elevata turbolenza al liquido uscente
19
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
pa
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
pa
20
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
pa
7
1 2
3
4
5
6
7
x
3
4
pa
2
p
pbc 6
1
5
21
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
pa
7
1 2
3
4
5
6
7
x
3
Perdite di carico
4
Se il percorso fosse sullo stesso piano si
incontrerebbero solo perdite di carico
p distribuite e concentrate
pa
2
pbc 6
1
5
22
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
pa
7
1 2
3
4
5
6
7
x
3
Perdite di carico
Variazione di pressione statica
Sopra a queste perdite si debbono
aggiungere (algebricamente) quelle dovute
p alla posizione (in altezza variabile) nella
caldaia e nel camino.
4
pa
2
pbc 6
1
5
23
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
pa
7
Perdite dell’aria esterna
1 2
3
4
5
6
7
x
3
Perdite di carico
Variazione di pressione statica
4
Esternamente la pressione varia solo in
funzione della posizione e della densità
pa
2
p
pbc 6
1
5
24
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
Essendo
E
d all’ingresso
ll’i
d
della
ll caldaia
ld i lla pressione
i
uguale all’uscita del camino, occorre garantire
una bassa pressione alla base del camino
pa
Ciò si ottiene dalla:
p a − p bc = (ρa − ρ g ) g H
Pa
= (Kg/m3) (N/kg) m
pa
pbc
25
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
Essendo
E
d all’ingresso
ll’i
d
della
ll caldaia
ld i lla pressione
i
uguale all’uscita del camino, occorre garantire
una bassa pressione alla base del camino
pa
Ciò si ottiene dalla:
p a − p bc = (ρa − ρ g ) g H
Pa
= (Kg/m3) (N/kg) m
Dove si vede che il fattore determinante è
l altezza del camino H che comunque
l’altezza
presenta limiti costruttivi.
Per diminuire
ρg
occorrerebbe alzare la
temperatura con evidenti perdite energetiche
pa
pbc
26
Per ottenere una buona attività di
combustione occorre mantenere una
consistente portata d’aria in camera
di combustione.
Per vincere le perdite di carico
conseguenti si sfrutta il TIRAGGIO
NATURALE del CAMINO
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
Essendo
E
d all’ingresso
ll’i
d
della
ll caldaia
ld i lla pressione
i
uguale all’uscita del camino, occorre garantire
una bassa pressione alla base del camino
pa
Ciò si ottiene dalla:
p a − p bc = (ρa − ρ g ) g H
Pa
= (Kg/m3) (N/kg) m
Dove si vede che il fattore determinante è
l altezza del camino H che comunque
l’altezza
presenta limiti costruttivi.
Per diminuire
ρg
occorrerebbe alzare la
temperatura con evidenti perdite energetiche
Si ricorre quindi al tiraggio “artificiale” :
FORZATO
INDOTTO (o aspirato)
MISTO (o bilanciato)
pa
pbc
27
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
Al crescere delle dimensioni dell’impianto
occorre aumentare la pressione della
soffiante; una pressione troppo elevata in
camera di combustione
b ti
danneggia
d
i le
l pareti
ti
costituite dalle tubazione degli evaporatori
già esposti a temperature elevate
FORZATO
28
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
Al crescere delle dimensioni dell’impianto
occorre aumentare la pressione della soffiante;
una pressione troppo elevata in camera di
combustione danneggia le pareti costituite dalle
tubazione degli evaporatori già esposti a
temperature elevate
In tal caso la camera di
combustione
b ti
risulta
i lt in
i
depressione favorendo la
tenuta dei gas caldi
FORZATO
INDOTTO (o aspirato)
29
IL TIRAGGIO DEL CAMINO
Al crescere delle dimensioni dell’impianto
occorre aumentare la pressione della soffiante;
una pressione troppo elevata in camera di
combustione danneggia le pareti costituite dalle
tubazione degli evaporatori già esposti a
temperature elevate
Presenta naturalmente il vantaggio della
possibilità di bilanciamento del flusso anche se
con complicazioni nel controllo.
Per gli attuali generatori di vapore con
preriscaldatore è praticamente obbligatorio
In tal caso la camera di
combustione risulta in
depressione favorendo la
tenuta dei gas caldi
FORZATO
INDOTTO (o aspirato)
MISTO (o bilanciato)
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