Existen diferentes componentes presentes en el circuito de alimentación de agua y vapor de la caldera y debemos conocer algunos componentes esenciales de estos circuitos, que son el economizador, los tambores de la caldera, los tubos de agua y el super calentador.
El economizador es un intercambiador de calor que toma calor del gas de escape, e incrementa la temperatura del agua de alimentación proveniente del encabezado común de agua de alimentación hasta aproximadamente la temperatura de saturación correspondiente a la presión de la caldera.
Desechar los gases de escape de alta temperatura en la atmósfera implica una gran pérdida de energía. Al utilizar estos gases para calentar el agua de alimentación, se puede lograr una mayor eficiencia y mejor economía, por lo que el intercambiador de calor se llama "Economizador".
Estructuralmente, el economizador es una colección de elementos tubulares huecos curvados a través de los cuales pasa el agua de alimentación. El exterior de los tubos se calienta con los gases de escape. Cuantos más tubos de agua haya, mayor será la superficie de intercambio de calor. El número de tubos y la sección transversal de los tubos están prediseñados según los parámetros requeridos de la caldera.
En la curva T-S anterior, la parte sombreada ilustra la zona del economizador. El calor absorbido por el agua de alimentación se denota como 'Qeco'.
Otro componente esencial del circuito de alimentación de agua y vapor
es el tambor de la caldera.
Existen dos tipos de tambores de la caldera utilizados en todos los tipos de calderas: el tambor de vapor y el tambor de lodos. Ambos tambores tienen funciones específicas.
Las funciones del tambor de vapor en el circuito de alimentación de agua y vapor son:
Almacenar agua y vapor suficientemente para satisfacer las demandas de carga variables.
Proporcionar una cabeza y, por lo tanto, ayudar a la circulación natural del agua a través de los tubos de agua.
Separar el vapor o vapor del agua-vapor mezclada, descargada por los ascendentes.
Ayudar en los tratamientos químicos para eliminar el O2 disuelto y mantener el pH necesario.
Separación de vapor de las mezclas bifásicas en el tambor de vapor:
El vapor debe separarse de la mezcla antes de que salga del tambor, porque:
Cualquier humedad transportada con el vapor contiene sales disueltas. En el super calentador, el agua se evapora y las sales permanecen depositadas en la superficie interna de los tubos formando una escala. Esta escala reduce la vida útil de los super calentadores.
Algunas de las impurezas en la humedad (como el sílice vaporizado) pueden causar depósitos en las palas de la turbina.
Una de las funciones importantes del tambor de vapor es separar el vapor de la mezcla agua-vapor. A baja presión (por debajo de 20 bar; 1 bar = 1.0197 kg/cm2) se utiliza la separación por gravedad. En el método de separación por gravedad, las partículas de agua se desprenden del vapor debido a su mayor densidad.
A medida que aumenta la presión dentro del tambor de la caldera, la densidad del vapor también aumenta, ya que el vapor es muy compresible. Por lo tanto, la diferencia entre las densidades del vapor y el agua disminuye. Por lo tanto, la separación por gravedad se vuelve ineficiente.
Por lo tanto, en el tambor de vapor de las calderas de alta presión, hay algunos arreglos mecánicos (conocidos como internos del tambor o arreglos anti-prima) para separar el vapor del agua.
La siguiente imagen ilustra diferentes arreglos anti-prima utilizados en plantas termoeléctricas:
Los deflectores son separadores que separan la mezcla caliente de agua-vapor del vapor seco y proporcionan un camino guiado para el vapor seco.
En el separador ciclónico, la mezcla bifásica de agua-vapor se permite moverse en una trayectoria helicoidal y, debido a las fuerzas centrífugas, las partículas de agua se separan de la mezcla bifásica. Las pequeñas aletas dentro del separador ciclónico recogen las partículas de agua depositadas.
En el lavador, la mezcla bifásica se permite moverse en un camino zigzagueante y proporciona la etapa final de secado del vapor.
Después del lavador, el vapor se permite moverse al super calentador a través de una pantalla perforada.
El tambor de lodos es otro encabezado situado en la parte inferior de la caldera y generalmente ayuda en la circulación natural del agua a través de los tubos de vapor. El tambor de lodos generalmente contiene agua a temperatura de saturación, así como sales y impurezas precipitadas conocidas como lodos. Se lava periódicamente para eliminar el lodo abriendo la válvula de descarga.
Estos también son esenciales para el circuito de alimentación de agua y vapor de la caldera
Los tubos de agua son tubos huecos curvados o rectos a través de los cuales circula la mezcla de agua y vapor. Hay dos tipos de tubos de agua, a saber, el bajante y el ascendente. Este ensamblaje de bajante y ascendente también se conoce como evaporador (o caldera propiamente dicha). En el evaporador, se produce el cambio real de estado del agua a vapor. En el diagrama T-S adjunto, se ilustra la zona del evaporador. 'Qeva' es el calor absorbido por el evaporador. Principalmente, es el calor latente de vaporización del agua.
Como su nombre indica, los bajantes son los tubos de agua a través de los cuales el agua baja desde el tambor de vapor al tambor de lodos (ver figura). No debe fluir ningún burbuja de vapor junto con el agua saturada desde el tambor a los bajantes. Esto reduciría la diferencia de densidad y la cabeza de presión para la circulación natural.
Los ascendentes son los tubos de agua a través de los cuales la mezcla bifásica de agua-vapor a temperatura de saturación sube desde el tambor de lodos al tambor de vapor. Los ascendentes suelen estar cerca de los hornos, mientras que los bajantes están lejos de los hornos.
