Tipos de caldeiras de alta pressão

Uma caldeira é um recipiente no qual a água é aquecida sob pressão e vaporizada em vapor para uma finalidade específica. Existem vários tipos de caldeiras, aquecidas a carvão, combustível sólido, óleo ou gás. As caldeiras variam amplamente em tamanho, desde unidades pequenas, portáteis ou montadas em fábricas até grandes fornos que queimam 6 toneladas de carvão por minuto. As caldeiras operam com pressão positiva e todas as peças devem ser fortes o suficiente para suportar a pressão do vapor que geram. A maioria das caldeiras de alta pressão é usada para fins comerciais ou industriais.

As caldeiras são classificadas também por sua capacidade de pressão, tipo de projeto e uso. A pressão máxima de trabalho permitida, ou MAWP, é a maior quantidade de pressão que o vaso (caldeira) foi projetado para suportar. Esta pressão é medida em termos de libras por polegada quadrada ou "psi", e a pressão manométrica é expressa como "psig". The National Fire A Prevention Association e os padrões federais definem uma caldeira a vapor Tipo II como aquela que produz vapor de alta pressão entre 16 e 150 psig. Uma caldeira a vapor Tipo III produz vapor entre 151 e 350 psig.

Nesse tipo de caldeira, o combustível é queimado dentro do forno, gerando um gás quente que aquece a água que circula por seus tubos. A água é convertida em vapor que sobe para ser capturada em um tambor de vapor, de onde o vapor saturado é retirado. Este entra novamente na fornalha através de um superaquecedor, onde fica ainda mais quente. Quando a temperatura do vapor superaquecido está acima do ponto de ebulição, ele se torna um gás seco e pressurizado que é usado para acionar as turbinas. A maioria dos projetos de caldeiras de tubo de água tem uma capacidade de 4.500 a 120.000 quilogramas por hora de vapor. As caldeiras de tubo de água em usinas térmicas também são chamadas de unidades geradoras de vapor.

A caldeira Benson é chamada de gerador de vapor supercrítico e costuma ser usada para produzir energia elétrica. Ele opera em alta pressão, mais de 3.200 psi, que a ebulição real para e não há separação água-vapor. Não há borbulhamento, porque a temperatura da água está acima da pressão crítica na qual as bolhas podem se formar. Este vapor funciona em uma turbina de alta pressão e, em seguida, entra no condensador do gerador. O termo "caldeira" não deve ser usado com este gerador de vapor, pois a ebulição realmente não ocorre.

Esse tipo de caldeira vaporiza a água e, em seguida, aquece o vapor em um superaquecedor, produzindo vapor a uma temperatura muito mais alta. Isso cria uma temperatura de exaustão dos gases de combustão mais alta, a menos que um “economizador” seja usado. O economizador aquece a água de alimentação, que passa por um aquecedor de ar de combustão no caminho de exaustão dos gases de combustão quentes. Este vapor superaquecido freqüentemente aumenta a eficiência geral da geração de vapor e sua utilização com ganhos na temperatura de entrada para as turbinas. O vapor superaquecido cria preocupações de segurança, porque se algum componente do sistema falhar e o vapor escapar, a alta pressão e temperatura podem ser fatais. A temperatura na área da fornalha a gás da caldeira é geralmente entre 2.400 a 2.900 graus Fahrenheit. Alguns deles são aquecedores de convecção, absorvendo calor de um gás semelhante a um fluido, enquanto outros são radiantes, absorvendo o calor da radiação.