Che cos’è un generatore di vapore industriale?
Esso non è altro che una apparecchiatura affine alla caldaia di casa con dimensioni ovviamente maggiori e con una struttura interna robusta e ben ragionata. Consumando acqua, aria e combustibile il generatore di vapore industriale produce vapore saturo che può essere utilizzato tale e quale o surriscaldato in praticamente tutte le produzioni industriali più disparate tra le quali:
- alimentare come la conserviera o la lattiero-casearia
- lavorazioni a base alcolica come vini o birre
- carta e cartone
- chimica e petrolchimica come prodotti base o resine
- gomma e plastica come pneumatici o imballaggi
- power generation da gas o carburanti liquidi
struttura del generatore di vapore industriale
Il generatore di vapore industriale si può descrivere come una sorta di grande scatola metallica divisa in due zone:
- radiante: la zona che acquisisce calore per irraggiamento e viene anche definita camera di combustione
- convettiva: composta da diversi banchi di tubi separati tra di loro e con dimensioni e funzioni diverse a seconda della quantità di calore che ricevono per conduzione
Queste zone sono collegate a due o più serbatoi esterni superiori e inferiori chiamati corpi cilindrici.
Entrando più nel dettaglio possiamo definire camera di combustione, la zona in cui combustibile e aria si mescolano in maniera proporzionata in maniera tale da bruciare e produrre calore. Solitamente questo compito è svolto da bruciatori toroidali per il combustibile e da ventilatori elettrici per l’aria.
Per quanto riguarda i banchi di tubi, solitamente sono i seguenti:
- economizzatore (ECO)
- evaporatore (EVA)
- surriscaldatore (SH) che sono solitamente tre e svolgono i seguenti compiti: il primo ha il compito di preriscaldare l’acqua, il secondo di evaporarla, il terzo di surriscaldarla.
Il corpo caldaia come descritto sopra è collegato solitamente ad un corpo cilindrico inferiore che ha lo scopo di raccogliere l’acqua non evaporata, e ad uno superiore che ha la funzione di separare l’acqua dal vapore saturo. Quest’ultimo viene mandato al surriscaldatore per ottenere vapore surriscaldato alla temperatura di processo richiesta.
PROCESSO DI GENERAZIONE DEL VAPORE
Il processo per generare vapore, utile per ogni applicazione, è molto semplice. L’acqua viene fatta circolare all’interno delle tubazioni e riscaldata dalla caldaia grazie all’utilizzo dei bruciatori fino al raggiungimento delle condizioni di temperatura e pressione necessarie per creare vapore.
Per capire meglio questo bisogna distinguere il circuito in 3 parti:
- circuito acqua-vapore: l’acqua spinta all’interno delle tubazioni solitamente utilizzando delle pompe centrifughe, viene mandata al banco ECO dove viene preriscaldata prima di essere vaporizzata dal banco EVA e mandata al corpo cilindrico superiore. Il corpo cilindrico separa acqua e vapore saturo e manda quest’ultimo a banchi SH1 e SH2 in modo da creare vapore surriscaldato alla temperatura voluta che viene quindi mandato all’utenza finale.
- circuito combustibile: il combustibile (solitamente gas metano ma anche gas di sintesi o biogas) viene portato alla pressione e portata necessaria richiesta dalle caratteristiche tecniche del bruciatore per essere bruciato in maniera corretta dallo stesso.
- circuito aria-fumi: l’aria comburente necessaria alla combustione (generata solitamente da un ventilatore elettrico) viene inviata tramite l’utilizzo di condotti metallici alla camera di combustione. I fumi caldi di combustione vengono espulsi tramite tiraggio da parte del camino dopo essere trattati chimicamente per ridurre le emissioni.
CONTROLLO DELLE GRANDEZZE DI PROCESSO
Dopo aver compreso il funzionamento di un generatore di vapore industriale, è fondamentale capire come vengono controllate le principali grandezze di processo. Il monitoraggio corretto di questi parametri è essenziale per garantire efficienza e sicurezza dell’impianto.
Quali sono le grandezze fondamentali?
Le variabili principali utilizzate in un circuito completo sono quattro:
- pressione (acqua alimento, camera di combustione, corpo cilindrico, gas combustibile)
- temperatura (acqua alimento, camera di combustione, vapore surriscaldato)
- portata (acqua alimento, aria comburente, vapore surriscaldato, gas combustibile)
- livello (corpo cilindrico)
Queste grandezze rappresentano la base per il corretto funzionamento del sistema.
Importanza del controllo
Oltre ai parametri principali, anche altri servizi vengono monitorati, ma quelli indicati sono indispensabili per una conduzione sicura del generatore di vapore industriale.
Un aspetto critico è il controllo dell’aria comburente: una quantità non corretta può compromettere la combustione. Troppa o troppo poca aria può infatti impedire al bruciatore di funzionare correttamente, aumentando le emissioni e riducendo l’efficienza del processo.
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