【Pregunta diaria】Principios de química industrial 414: Calderas de corriente continua (25 de agosto)

1. Una caldera de corriente continua es aquella que, gracias a la presión del bomba de alimentación, hace que el agua de alimentación pase sucesivamente por el economizador, las superficies de calentamiento para evaporación (paredes refrigeradas por agua) y el sobrecalentador, convirtiéndose así en vapor supercalentado. 2. Una caldera de corriente continua es aquella que, gracias a la presión del bomba de alimentación, hace que el agua de alimentación pase sucesivamente por el economizador, las superficies de calentamiento para evaporación (paredes refrigeradas por agua) y el sobrecalentador, convirtiéndose así en vapor supercalentado. Dado que, una vez que el agua de alimentación entra en la caldera, su calentamiento, evaporación y sobrecalentamiento del vapor se producen de forma continua en las superficies de calentamiento, no es necesario separar el vapor del agua durante el proceso de calentamiento. Por lo tanto, no cuenta con un vaso de vapor como los que tienen las calderas de ciclo natural. Es una caldera de planta que no cuenta con puntos de separación fijos entre las superficies de calentamiento del economizador, las superficies de calentamiento para la evaporación y las superficies de calentamiento del sobrecalentador; estos puntos cambian según la carga de la caldera. No existe tanque de vapor; es la presión de la bomba de alimentación la que hace que el agua de alimentación sea precalentada, evapore y sobrecalentada. El agua pasa por todas las superficies de calentamiento, lo que permite obtener vapor con las características y capacidad especificadas. La tasa de circulación en su zona de evaporación es de 1. 3. En las calderas de corriente continua, como no existe una separación clara entre las superficies de evaporación y las superficies de sobrecalentamiento, a veces pueden surgir problemas como inestabilidad en el flujo y pulsaciones. Para solucionar esto, es necesario instalar placas de restricción en la entrada del conjunto de tuberías, así como recipientes de respiración entre las conexiones de entrada y salida. Además, en las superficies de evaporación sometidas a calor puede ocurrir la ebullición en forma de película (es decir, las burbujas que se forman en dichas superficies no logran separarse a tiempo y se unen, formando una película de vapor). Esto dificulta la conducción del calor, lo que provoca un sobrecalentamiento de las paredes de los tubos y afecta la seguridad operativa de la caldera. Para ello, se pueden instalar elementos perturbadores en las paredes refrigeradas por agua en las zonas con alta carga térmica, o bien utilizar tubos con rosca interna, con el fin de retrasar la aparición de la ebullición en estado de película. También se pueden emplear medidas como el reciclaje de los gases de combustión o la modificación de la disposición de los quemadores, con el fin de reducir la carga térmica máxima en el horno. En las calderas de corriente continua, el flujo del fluido no tiene equilibrio propio; es decir, en los tubos donde se absorbe más calor, el aumento del volumen específico del fluido incrementa la resistencia, lo que a su vez reduce el caudal que fluye por ellos, generando así un desequilibrio térmico. Por lo tanto, las calderas de corriente continua de tipo UP suelen utilizar mezcladores intermedios, que permiten que el fluido presente en los tubos del muro refrigerado sea extraído temporalmente del horno y llevado al mezclador. De esta manera, la entalpía térmica, la temperatura y la presión del fluido se mezclan adecuadamente antes de que vuelva a fluir hacia el muro refrigerado, lo que ayuda a eliminar las diferencias térmicas entre los distintos tubos. La frecuencia, la ubicación y el método de mezcla dependen de la capacidad y las características de la caldera. Dado que las condiciones de operación imponen requisitos cada vez mayores en cuanto a las capacidades de ajuste de las calderas, se ha prestado atención a la capacidad de estas últimas para adaptarse a los cambios en la carga. Por su parte, las calderas de corriente continua con espirales ascendentes son las menos sensibles a las desviaciones térmicas dentro de la caldera. No existe problema alguno relacionado con la distribución del fluido en dos fases entre los tubos, ni es necesario instalar discos de orificio en sus extremos. Por lo tanto, presentan excelentes características de funcionamiento a bajas cargas. Pero se requiere una alta calidad del agua de alimentación y un ajuste automático preciso; además, la resistencia en el sistema de vapor es elevada, lo que hace que las bombas de agua consuman mucha energía.

El agua de alimentación de la caldera de corriente continua fluye, bajo la presión de la bomba de suministro, a través del economizador, las paredes refrigeradas por agua, el sobrecalentador y otras superficies de calentamiento. En un solo paso, el agua se calienta, se evapora y se sobrecalienta, convirtiéndose así en vapor sobrecalentado que es expulsado de la caldera. El horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión, y el agua no necesita circular repetidamente para que se complete el proceso de evaporación. No es posible eliminar las impurezas del agua de la caldera, como se hace en las calderas de tipo “vaporizador”. Tampoco se puede tratar el agua dentro de la caldera para prevenir la formación de incrustaciones y eliminarlas. Si el agua de alimentación contiene impurezas, estas pueden formar depósitos dentro de los tubos de la caldera, o bien ser llevadas por el vapor hasta la turbina, donde causan corrosión o la formación de depósitos. Esto afecta directamente la seguridad y la eficiencia operativa de la planta. Por lo tanto, se exigen altos niveles de pureza en el agua de alimentación de las calderas de corriente continua.

Resumen de las características de funcionamiento del sistema de agua y vapor en las calderas de circulación directa. Respuesta: El agua de alimentación de las calderas de circulación directa fluye, bajo la presión de las bombas de suministro, a través de elementos como el economizador, la pared refrigerada por agua y el sobrecalentador. El agua pasa por estos elementos una sola vez, lo que permite que se produzcan los procesos de calentamiento, evaporación y sobrecalentamiento. Al final, todo se convierte en vapor sobrecalentado, el cual es expulsado de la caldera. El horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión, y el agua no necesita circular repetidamente para que se complete el proceso de evaporación. No es posible eliminar las impurezas del agua de caldero a través de la caldera, como ocurre en los calderos de tipo “vaporizador”. Tampoco se puede tratar el agua de caldero para prevenir la formación de incrustaciones y eliminarlas. Si el agua de alimentación contiene impurezas, estas pueden formar depósitos dentro de los tubos del caldero, o bien ser llevadas por el vapor hasta la turbina, donde causan corrosión o la formación de depósitos. Esto afecta directamente la seguridad y la eficiencia operativa de la instalación. Por lo tanto, se exigen altos niveles de pureza en el agua de alimentación de las calderas de corriente continua.

Lo más importante es que el horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión; toda el agua se convierte en vapor, por lo que no existe un ciclo de agua en el horno. Las exigencias en cuanto a la calidad del agua también son más altas. En concreto, son los siguientes: 1. Se exigen altas calidades en el agua de alimentación. Dado que las calderas de corriente continua no cuentan con tanque de vapor, no es posible realizar procesos de purificación del agua dentro de la caldera, como sí ocurre en las calderas con tanque de vapor. Por lo tanto, las sales presentes en el agua de alimentación no tienen dónde ir; todas ellas se depositan en las superficies calentadas de la caldera o son llevadas a la turbina junto con el vapor sobrecalentado. Por lo tanto, para evitar que, con el paso del tiempo, la sal se acumule en las superficies calentadas y afecte así la eficiencia de transferencia de calor, lo cual en casos graves podría causar la rotura de los tubos del horno, es necesario establecer requisitos más estrictos en cuanto a la calidad del agua de alimentación. 2. Se requiere un control de ajuste automático de alta precisión. Las calderas de corriente continua no cuentan con tanque de vapor; por lo tanto, no pueden utilizarlo para almacenar agua, vapor ni calor. Como resultado, cuando la carga externa cambia, la presión del vapor varía mucho. Además, en los diferentes superficies de calentamiento, no existe una línea de demarcación clara entre los procesos de calentamiento, evaporación y sobrecalentamiento del agua de alimentación. Cuando hay perturbaciones en el agua de alimentación o en el combustible, esto provoca fluctuaciones en la temperatura del vapor. Por lo tanto, para que la caldera de corriente continua tenga buenas características de regulación estática y dinámica, es necesario que cuente con un sistema de control automático de alta calidad. 1.3 El sistema de refrescamiento presenta una gran resistencia, lo que hace que la bomba de alimentación necesite consumir mucha energía. En las calderas de tipo directo, es la presión generada por la bomba de alimentación la que permite superar la resistencia al flujo del fluido en las superficies de evaporación, permitiendo así que el fluido fluya de manera estable a través de las paredes refrigeradas por agua. Para garantizar el funcionamiento seguro de estas paredes, es necesario que la velocidad de flujo del fluido sea alta; esto, a su vez, aumenta la resistencia del agua, lo que hace que la bomba de alimentación tenga que consumir aún más energía. 1.4 Velocidad rápida de arranque y parada: Las calderas de corriente continua no cuentan con tanque de vapor; por lo tanto, no se ven afectadas por las limitaciones que impone el grosor de las paredes en los tanques de vapor, lo que evita deformaciones y estrés térmico excesivo debido a arranques y paradas rápidos. Por lo tanto, puede encenderse y apagarse más rápidamente. Su tiempo de arranque y parada está limitado únicamente por la expansión del cilindro y las vibraciones. El principal medio para controlar la temperatura del vapor sobrecalentado en las calderas de corriente continua es mantener constante la relación entre la cantidad de agua suministrada y la cantidad de combustible, es decir, mantener constante la proporción carbón-agua. Dado que el horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión, los procesos de calentamiento, evaporación y sobrecalentamiento del agua de alimentación no tienen límites definidos entre los diferentes elementos de calentamiento, como el economizador, las paredes refrigeradas por agua y el sobrecalentador. Estos límites cambian según las condiciones de operación del equipo. Cuando la carga térmica de la caldera y las demás condiciones permanecen constantes, si se reduce la cantidad de agua suministrada, el punto de evaporación del fluido en las superficies de calentamiento, así como el punto de sobrecalentamiento, se aceleran. Como resultado, la temperatura del vapor en la salida del sobrecalentador aumentará ； Por el contrario, al aumentar la cantidad de agua suministrada, la temperatura del vapor sobrecalentado disminuirá. La refrigeración por chorros de agua en múltiples etapas consiste simplemente en realizar un ajuste fino de la temperatura del vapor sobre esa base. 1.6 Ebullición en estado de película en las superficies de evaporación de las calderas de circulación directa. En las superficies de evaporación de estas calderas, a medida que el porcentaje de vapor en el fluido aumenta de 0 a 1, el porcentaje de vapor en la mezcla de agua y vapor dentro de los tubos también aumenta. Cuando la capa de agua que se encuentra sobre la pared interna del tubo es rota por el flujo de vapor o se evapora completamente, esa capa de agua es reemplazada por una capa de vapor. Dado que el coeficiente de disipación de calor del vapor es mucho menor que el del agua, la temperatura de la pared del tubo aumenta drásticamente debido a una peor transferencia de calor. En casos graves, esto puede causar daños en los tubos. Esta forma de ebullición en las superficies de evaporación de las calderas de circulación directa se denomina ebullición en estado de película. Obviamente, para garantizar el funcionamiento seguro de las superficies de evaporación de la caldera, se deben tomar medidas para evitar que ocurra este fenómeno. 1.7 Sistema de derivación de arranque independiente. Dado que no existe una línea de demarcación clara entre las diferentes superficies de calentamiento del caldero de corriente continua, al inicio del proceso de arranque se genera agua caliente. A medida que aumenta la cantidad de combustible utilizado por el caldero, gradualmente se produce vapor húmedo, vapor saturado y vapor sobrecalentado. Para que haya un paso por donde pueda circular la mezcla de agua caliente y vapor que se genera al inicio del proceso, así como el vapor saturado y el vapor sobrecalentado a una temperatura menor ； Recuperación de la sustancia y el calor durante el proceso de arranque ； Se deben cumplir los requisitos de que el vapor principal, durante el arranque de la turbina, cuente con una cierta sobrecalentamiento (generalmente por encima de 50 °C), a fin de acortar al máximo el tiempo de inicio. Además, las calderas de corriente continua deben contar con un sistema de derivación para el arranque.

El agua de alimentación de la caldera de corriente continua fluye, bajo la presión de la bomba de suministro, a través del economizador, las paredes refrigeradas por agua, el sobrecalentador y otras superficies de calentamiento. En un solo paso, el agua se calienta, se evapora y se sobrecalienta, convirtiéndose así en vapor sobrecalentado que es expulsado de la caldera. El horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión, y el agua no necesita circular repetidamente para que se complete el proceso de evaporación. No es posible eliminar las impurezas del agua de caldero a través de la caldera, como ocurre en los calderos de tipo “vaporizador”. Tampoco se puede tratar el agua de caldero para prevenir la formación de incrustaciones y eliminarlas. Si el agua de alimentación contiene impurezas, estas pueden formar depósitos dentro de los tubos del caldero, o bien ser llevadas por el vapor hasta la turbina, donde causan corrosión o la formación de depósitos. Esto afecta directamente la seguridad y la eficiencia operativa de la instalación. Por lo tanto, se exigen altos niveles de pureza en el agua de alimentación de las calderas de corriente continua.

Las calderas de corriente continua se utilizan principalmente en condiciones de presión superior a 19,2 MPa. A tales presiones altas, la diferencia de densidad entre el vapor y el agua es prácticamente nula; por lo tanto, la fuerza que provoca esa diferencia también es nula. En consecuencia, es necesario utilizar bombas de circulación conectadas en serie en los tubos descendentes para enviar directamente el fluido al sobrecalentador, donde se realiza de una sola vez el proceso de precalentamiento, vaporización y sobrecalentamiento. Por eso, este tipo de calderas también se denomina calderas de circulación forzada

El agua de alimentación de la caldera de corriente continua fluye, bajo la presión de la bomba de suministro, a través del economizador, las paredes refrigeradas por agua, el sobrecalentador y otras superficies de calentamiento. En un solo paso, el agua se calienta, se evapora y se sobrecalienta, convirtiéndose así en vapor sobrecalentado que es expulsado de la caldera. El horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión, y el agua no necesita circular repetidamente para que se complete el proceso de evaporación. No es posible eliminar las impurezas del agua de caldero a través de la caldera, como ocurre en los calderos de tipo “vaporizador”. Tampoco se puede tratar el agua de caldero para prevenir la formación de incrustaciones y eliminarlas. Si el agua de alimentación contiene impurezas, estas pueden formar depósitos dentro de los tubos del caldero, o bien ser llevadas por el vapor hasta la turbina, donde causan corrosión o la formación de depósitos. Esto afecta directamente la seguridad y la eficiencia operativa de la instalación. Por lo tanto, se exigen altos niveles de pureza en el agua de alimentación de las calderas de corriente continua.

El agua de alimentación de la caldera de corriente continua fluye, bajo la presión de la bomba de suministro, a través del economizador, las paredes refrigeradas por agua, el sobrecalentador y otras superficies de calentamiento. En un solo paso, el agua se calienta, se evapora y se sobrecalienta, convirtiéndose así en vapor sobrecalentado que es expulsado de la caldera. El horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión, y el agua no necesita circular repetidamente para que se complete el proceso de evaporación. No es posible eliminar las impurezas del agua de caldero a través de la caldera, como ocurre en los calderos de tipo “vaporizador”. Tampoco se puede tratar el agua de caldero para prevenir la formación de incrustaciones y eliminarlas. Si el agua de alimentación contiene impurezas, estas pueden formar depósitos dentro de los tubos del caldero, o bien ser llevadas por el vapor hasta la turbina, donde causan corrosión o la formación de depósitos. Esto afecta directamente la seguridad y la eficiencia operativa de la instalación. Por lo tanto, se exigen altos niveles de pureza en el agua de alimentación de las calderas de corriente continua.

Respuesta: El agua de alimentación de la caldera de corriente continua fluye, bajo la presión de la bomba de suministro, a través del economizador, las paredes refrigeradas por agua, el sobrecalentador y otras superficies de calentamiento. En este proceso, el agua pasa una sola vez por estas áreas, lo que permite su calentamiento, evaporación y sobrecalentamiento; al final, se convierte en vapor sobrecalentado que es expulsado de la caldera. Los hornos de corriente continua no cuentan con tanque de vapor; además, el agua no necesita ser reciclada repetidamente para que se produzca la evaporación. No es posible eliminar las impurezas del agua, como ocurre en los hornos con tanque de vapor. Tampoco es posible realizar tratamientos para prevenir la formación de incrustaciones en el agua dentro del horno y eliminarlas posteriormente. Se exigen altos estándares de pureza en el agua de alimentación.

El agua de alimentación de la caldera de corriente continua fluye, bajo la presión de la bomba de suministro, a través del economizador, las paredes refrigeradas por agua, el sobrecalentador y otras superficies de calentamiento. En un solo paso, el agua se calienta, se evapora y se sobrecalienta, convirtiéndose así en vapor sobrecalentado que es expulsado de la caldera. El horno de corriente continua no cuenta con un vaso de expansión, y el agua no necesita circular repetidamente para que se complete el proceso de evaporación. No es posible eliminar las impurezas del agua de caldero a través de la caldera, como ocurre en los calderos de tipo “vaporizador”. Tampoco se puede tratar el agua de caldero para prevenir la formación de incrustaciones y eliminarlas. Si el agua de alimentación contiene impurezas, estas pueden formar depósitos dentro de los tubos del caldero, o bien ser llevadas por el vapor hasta la turbina, donde causan corrosión o la formación de depósitos. Esto afecta directamente la seguridad y la eficiencia operativa de la instalación. Por lo tanto, se exigen altos niveles de pureza en el agua de alimentación de las calderas de corriente continua.