Una caldaia (anche nota come caldaia a vapore) è un recipiente chiuso in cui viene riscaldato un fluido (tipicamente acqua). Il fluido non necessariamente bolle. Il fluido riscaldato o vaporizzato esce dalla caldaia per essere utilizzato in vari processi o applicazioni di riscaldamento, come la cottura, l'acqua o il riscaldamento centrale, o la generazione di energia basata su caldaie. Le caldaie (o più specificamente le caldaie a vapore) sono una parte essenziale delle centrali termoelettriche.
Il principio di funzionamento fondamentale della caldaia è molto semplice e facile da comprendere. La caldaia è essenzialmente un recipiente chiuso all'interno del quale viene immagazzinata l'acqua. Il combustibile (generalmente carbone) viene bruciato in un forno e vengono prodotti gas caldi.
Questi gas caldi entrano in contatto con il recipiente dell'acqua, dove il calore dei gas caldi si trasferisce all'acqua e, di conseguenza, viene prodotto vapore nella caldaia.
Successivamente, questo vapore viene inviato alla turbina della centrale termoelettrica. Esistono molti diversi tipi di caldaia utilizzati per scopi diversi, come far funzionare un'unità di produzione, sterilizzare un'area, disinfettare attrezzature, riscaldare l'ambiente, ecc.
La percentuale del calore totale esportato dal vapore in uscita rispetto al calore totale fornito dal combustibile (carbone) è definita efficacia della caldaia a vapore. Include l'efficienza termica, l'efficienza di combustione e l'efficienza del passaggio dal combustibile al vapore. L'efficacia della caldaia a vapore dipende dalle dimensioni della caldaia utilizzata. Un'efficacia tipica della caldaia a vapore varia tra l'80% e l'88%.
In realtà, si verificano alcune perdite, come la combustione incompleta, le perdite radianti dalle pareti circostanti della caldaia a vapore, i gas di combustione difettosi, ecc. Pertanto, l'efficacia della caldaia a vapore dà questo risultato.
Esistono principalmente due tipi di caldaia – la caldaia a tubi d'acqua e la caldaia a tubi di fiamma.
Nella caldaia a tubi di fiamma, ci sono numerose tubazioni attraverso le quali passano i gas caldi, mentre l'acqua circonda questi tubi.
La caldaia a tubi d'acqua è l'opposto della caldaia a tubi di fiamma. Nella caldaia a tubi d'acqua, l'acqua viene riscaldata all'interno dei tubi e i gas caldi circondano questi tubi.
Questi sono i due principali tipi di caldaia, ma ciascuno di questi tipi può essere suddiviso ulteriormente in molti altri, che discuteremo in seguito.
Come indica il nome, la caldaia a tubi di fiamma consiste in numerose tubazioni attraverso le quali passano i gas caldi. Questi tubi di gas caldi sono immersi nell'acqua, in un recipiente chiuso.
In effetti, nella caldaia a tubi di fiamma, un singolo recipiente o guscio chiuso contiene acqua, attraverso il quale passano i tubi caldi.
Questi tubi di fiamma o tubi di gas caldi riscaldano l'acqua e la convertono in vapore, e il vapore rimane nello stesso recipiente.
Poiché l'acqua e il vapore sono nello stesso recipiente, una caldaia a tubi di fiamma non può produrre vapore ad alta pressione.
Generalmente, può produrre al massimo 17,5 kg/cm² e con una capacità di 9 tonnellate metriche di vapore all'ora.
Esistono diversi tipi di caldaia a tubi di fiamma, come la caldaia a forno esterno e la caldaia a forno interno. La caldaia a forno esterno può essere ulteriormente suddivisa in tre diversi tipi:
Caldaia a tubi orizzontali con ritorno.
Caldaia a scatola corta.
Caldaia compatta.
Anche la caldaia a forno interno ha due categorie principali: la caldaia a tubi orizzontali e la caldaia a tubi verticali.
Normalmente, la caldaia a tubi orizzontali con ritorno viene utilizzata nelle centrali termoelettriche di piccola capacità. È costituita da un tamburo orizzontale in cui ci sono numerosi tubi orizzontali. Questi tubi sono immersi nell'acqua.
Il combustibile (normalmente carbone) viene bruciato sotto questo tamburo orizzontale e i gas combustibili si muovono verso il retro, da dove entrano nei tubi di fiamma e viaggiano verso il fronte fino alla scatola fumaria.
Durante questo viaggio dei gas nei tubi, trasferiscono il loro calore all'acqua e vengono prodotte bolle di vapore. Mentre viene prodotto il vapore, si sviluppa la pressione della caldaia in quel recipiente chiuso.
I vantaggi delle caldaie a tubi di fiamma includono—
Ha una costruzione abbastanza compatta.
Le fluttuazioni della domanda di vapore possono essere soddisfatte facilmente.
È anche piuttosto economica.
Gli svantaggi delle caldaie a tubi di fiamma includono—
Poiché l'acqua richiesta per l'operazione della caldaia è piuttosto grande, richiede molto tempo per raggiungere la pressione desiderata del vapore.
Poiché l'acqua e il vapore sono nello stesso recipiente, non è possibile ottenere una pressione molto elevata del vapore.
Il vapore ricevuto dalla caldaia a tubi di fiamma non è molto secco.
Una caldaia a tubi d'acqua è un tipo di caldaia in cui l'acqua viene riscaldata all'interno dei tubi e i gas caldi li circondano. Questa è la definizione di base della caldaia a tubi d'acqua. In effetti, questa caldaia è l'opposto della caldaia a tubi di fiamma, in cui i gas caldi passano attraverso i tubi circondati dall
