El principio de funcionamiento de una caldera de vapor para calefacción doméstica.

Instalación de calderas de vapor de combustible sólido.

El diseño de las calderas de vapor de combustible sólido es una caja horizontal de un solo fuego, que consta de dos sectores cilíndricos de diferentes diámetros. Estos cilindros se insertan entre sí y se conectan mediante bridas y un colector de vapor. Por lo tanto, una cámara de combustión está ubicada frente al tubo de combustión y un haz de tuberías en la parte posterior. El principio de funcionamiento de las calderas de vapor de combustible sólido se basa en el intercambio de calor de líquido y gas. Durante la combustión del combustible, se forman gases de combustión a alta temperatura en la parte de combustible de la unidad de caldera. Al pasar por los conductos de gas, corrientes de humo caliente se lavan alrededor de los haces de tubos por los que circula el agua. Por lo tanto, los gases transfieren energía térmica al agua y ellos mismos se enfrían por contacto con las tuberías frías. Como resultado, el agua calentada en las tuberías libera vapor, que se acumula en el tambor superior de la caldera.

La caldera está controlada por instrumentación y automatización de caldera. Los dispositivos auxiliares monitorean los cambios en la temperatura y la presión del agua, y la automatización de la sala de calderas garantiza el funcionamiento seguro de los dispositivos debido a los sensores incorporados.

Tecnología de fabricación de calderas de vapor

¿Qué se necesita para hacer tal sistema?

• Chapa de acero inoxidable de 1 mm.
• Los tubos de los diámetros distintos del acero inoxidable - 100–120 mm, 10–30 mm.
• Válvula de seguridad.
• Amianto en forma de láminas.

En primer lugar, debe obtener los planos de la caldera de vapor. Esto no es un problema hoy en día, ya que están disponibles gratuitamente en Internet. La segunda tarea es determinar la potencia del dispositivo. Todo dependerá del sistema de calefacción a vapor, el tamaño de una casa privada, la cantidad de radiadores que haya en ella, etc. Otros artículos de nuestro sitio web le ayudarán a solucionar este problema. En tercer lugar, debe elegir la forma de la unidad. Puede ser redondo, cuadrado o rectangular.

Caldera de vapor de alta presión

Para facilitar la fabricación, puede tomar un tubo de 100-110 cm de largo, que será el cuerpo de la unidad. Tenga en cuenta que el grosor de la pared debe ser de al menos 2,5 mm. Un punto muy importante es la construcción de la cámara de combustión y el suministro de tubos de humo y llamas a la misma.

La cámara de combustión se hace mejor con láminas de acero inoxidable, en las que se perforan orificios para las tuberías descritas. Sus extremos están necesariamente enrollados para crear un pilar firme a las superficies. Para un mejor sellado y aumentar la resistencia de la conexión, los tubos deben soldarse con soldadura de argón. Si no posee estas habilidades, puede soldarlas con electrodos permanentes.

Después de eso, debe soldar el colector de tubería e instalar la válvula de seguridad. La unidad está aislada con láminas de amianto. Sobre esto, se puede considerar que el trabajo está hecho. Luego se conectan el sistema de calentamiento de vapor y la caldera.

Tipos de calderas

Todas las calderas de vapor de combustible sólido se pueden dividir en dos pequeños grupos: calderas de vapor de carbón (lignito y hulla) y calderas de vapor de leña. Dependiendo del combustible consumido, las unidades de caldera tienen sus propias variantes de hornos. Pueden ser hornos mecánicos con rejilla móvil, con rejilla de cinta de avance, con rejillas de empuje, con rejillas inclinadas o con rejilla fija y barra susurrante.

Tipos de calderas modernas de combustible sólido.

Según la estructura y el tipo de combustible, las calderas modernas de combustible sólido se pueden clasificar en los siguientes tipos principales:

• calderas con combustión inferior de combustible;
• unidades de combustión aéreas;
• calderas generadoras de gas;
• generadores de calor de pellets;
• Unidades de vapor.

Calderas de combustión de fondo

Caldera de combustión inferior
La caldera de combustión inferior es la unidad de combustible sólido más común y funciona principalmente con madera y carbón. El diseño del generador de calor incluye los siguientes elementos principales encerrados en la carcasa: una cámara de combustión o cámara de combustión, un intercambiador de calor, tuberías de suministro y retorno del circuito del sistema de calefacción, rejilla, puerta para cargar combustible, puerta para encendido y limpieza de cenizas. , Chimenea.

El cuerpo de las calderas modernas está hecho de acero y el intercambiador de calor puede ser de acero o hierro fundido. Cada tipo de intercambiador de calor tiene sus propias ventajas y desventajas. Las unidades con intercambiador de calor de hierro fundido tienen una mayor resistencia a la corrosión que las de acero. Este es un punto importante, ya que cuando los generadores de calor de combustibles sólidos se encienden hasta que la temperatura supera el punto de rocío, se forma condensado en el horno, que al mezclarse con los productos de combustión es muy agresivo para los metales. Un intercambiador de calor de hierro fundido también es más resistente al fuego que uno de acero, por lo que tiene una vida útil más larga. Las desventajas de los intercambiadores de calor de hierro fundido son la fragilidad, el alto peso, la baja resistencia a los cambios de temperatura en el portador de calor en el sistema de calefacción, no deben exceder los 20 ° C.

Por lo general, los generadores de calor de hierro fundido se dividen en secciones separadas, lo que facilita las dificultades de transporte, instalación y, en caso de falla de una de las secciones, es fácil reemplazarla. Las unidades con intercambiador de calor de acero son de una sola pieza.

En el dispositivo de una caldera con combustión inferior, se pueden prever dos o tres cámaras de combustión, lo que permite volver a quemar las partículas de combustible. Al mismo tiempo, disminuye la emisión de productos de combustión nocivos a la atmósfera, disminuye el consumo de combustible y aumenta la eficiencia de la caldera. Las modernas calderas de calefacción de combustible sólido le permiten controlar el proceso de combustión, para lo cual se utiliza un sistema de control con un ventilador para inyección de aire.

Calderas de combustión superior

Caldera de combustión superior
En una unidad con combustión superior, el proceso de quema de combustible - carbón, leña, briquetas de turba o aserrín - en contraste con una caldera con combustión más baja, ocurre no de abajo hacia arriba, sino de arriba hacia abajo. Esto fue posible después de la invención realizada y patentada por el ingeniero lituano E. Strupaitis en 2000 y utilizada por primera vez en calderas. La combustión en un generador de calor de este tipo se soporta solo en la capa superior del combustible almacenado, de unos 15 cm de espesor, donde se suministra aire caliente desde arriba a través de un tubo telescópico especial desde una cámara especial. A medida que el marcador se quema, la tubería se expande y desciende gradualmente por su propio peso, de modo que el distribuidor de aire al final de la tubería está constantemente en el centro de la llama.

Una caldera de calefacción de combustible sólido de leña con combustión superior permite hacer un marcador cada 30 horas y una unidad de carbón: un marcador cada 5 días. El modo de funcionamiento del generador de calor es de una pestaña a otra. Es decir, después de la combustión completa del combustible cargado, es necesario eliminar la ceniza formada y hacer un nuevo marcador.

Las unidades de combustión superiores tienen una altura considerable, pero ocupan poco espacio en términos de superficie.

Calderas generadoras de gas (pirólisis)

Caldera de generador de gas - esquema de trabajo.
Las calderas de generación de gas de combustible sólido están equipadas con 2 cámaras de combustión. El principio de su trabajo se basa en el hecho de que la madera bajo la influencia de altas temperaturas y en condiciones de falta de oxígeno se convierte en carbón vegetal con la liberación de gas combustible de pirólisis. En una cámara, el proceso de combustión habitual tiene lugar primero con un suministro de aire normal a través de una ventana especial.Después de que la leña se enciende normalmente, el suministro de aire se reduce con la ayuda del regulador automático y la caldera entra en el modo de formación de gas de pirólisis. La madera arde lentamente y el gas liberado sube a la segunda cámara, donde tiene lugar el proceso de postcombustión.

La eficiencia de una unidad generadora de gas alcanza el 85-90%, las emisiones nocivas de productos de combustión a la atmósfera se reducen al mínimo, el combustible para una caldera de este tipo requiere varias veces menos que para un generador de calor de combustión directa. Como combustible, además de leña, se pueden utilizar residuos de carpintería con un nivel de humedad no superior al 20%.

Calderas de pellet

Caldera de pellet con tolva de combustible
Las calderas de pellets funcionan con biocombustible de turba, aserrín, productos de desecho agrícola, comprimidos en gránulos cilíndricos llamados pellets. Los gránulos son de tamaño pequeño y se venden en envases convenientes para facilitar su transporte y almacenamiento.

Las calderas de pellets están equipadas con un sistema de control automático, que incluye el suministro de pellets de combustible a la cámara de combustión, que tiene un tamaño reducido. En este sentido, la automatización controla el volumen del combustible suministrado con gran precisión, mientras que la combustión más completa y la producción de gases combustibles con la temperatura máxima se consiguen gracias a la inyección forzada de aire en la zona de combustión con la ayuda de un ventilador.

Los pellets se cargan en el depósito de combustible, desde donde se introducen en la cámara de combustión mediante el sistema de alimentación. El búnker puede ser independiente o integrado en la estructura de la caldera, la capacidad del búnker para una caldera con una capacidad de 20-40 kW, por regla general, no es más de 200-250 kg, lo que es suficiente para una semana. de funcionamiento continuo. El sistema de alimentación es un transportador de tornillo impulsado por un motor eléctrico. Si es necesario transportar pellets a grandes distancias, se puede utilizar un sistema de alimentación neumático.

La automatización de los generadores de calor de pellets incluye sistemas mecánicos de eliminación de cenizas y autolimpieza, la capacidad de controlar la temperatura en las tuberías de calefacción en función del clima y otros dispositivos que facilitan el funcionamiento de las unidades de calentamiento de pellets.

Calderas de vapor de combustible sólido

Caldera de vapor de combustible sólido
Las calderas de vapor para combustibles sólidos, por su gran capacidad y dimensiones, se utilizan principalmente en la industria para proporcionar vapor para procesos tecnológicos y sistemas de calefacción. El uso de generadores de calor de combustible sólido a vapor es especialmente efectivo en empresas con una gran cantidad de residuos aptos para la combustión como combustible cuando es imposible utilizar otras fuentes de energía. Las pequeñas unidades de energía también se pueden utilizar para calentar hogares y otros locales para diversos fines.

Según el principio de funcionamiento, las calderas de vapor se dividen en 2 tipos principales: tubo de fuego y tubo de vapor.

En una unidad de tubos de fuego, los productos de combustión calentados a una temperatura alta durante la combustión del combustible circulan a través del sistema de tuberías y transfieren energía térmica al agua que rodea estas tuberías. En este caso, el agua se convierte en vapor y luego ingresa al sistema de calefacción oa través de las tuberías de vapor hacia los consumidores industriales. Dado que el vapor generado tiene una alta presión, las paredes de dicha caldera se hacen muy gruesas. Por lo tanto, por razones de seguridad, las calderas de tubos de fuego tienen limitaciones de potencia.

En las calderas de tubos de agua, el principio de funcionamiento es el opuesto: el agua fluye a través del sistema de tuberías dentro del cuerpo, los productos de combustión calentados circulan a su alrededor, como resultado, el agua de las tuberías se convierte en vapor y luego va a los consumidores. Las unidades de tubos de agua son más seguras, no requieren un gran espesor de las paredes del cuerpo, lo que puede aumentar significativamente su productividad.

Las calderas de vapor están equipadas con sistemas de automatización, incluidos dispositivos para encender y detener la combustión, regular el consumo de agua y combustible. El grupo de seguridad de una caldera de combustible sólido es de gran importancia, que incluye indicadores de temperatura, termostatos de seguridad, manómetros, presostatos de seguridad y válvulas de presión de vapor, otros dispositivos y dispositivos que garantizan un funcionamiento sin problemas.

Calentamiento de vapor y ¿qué es?

Cuando el agua hierve, se libera vapor de agua, que tiene una gran cantidad de energía térmica. La transferencia de energía al medio se produce en el momento de la condensación, es decir, durante la transición del agua de un estado de vapor a un estado líquido.

En el calentamiento con vapor, se aplica el mismo principio. El agua que hierve en la caldera se alimenta a través de tuberías a los dispositivos de calefacción, se condensa en ellos y emite calor. Después de eso, el refrigerante, que ha pasado a estado líquido, se alimenta a través de tuberías a un dispositivo de almacenamiento especial. Desde allí, el líquido fluye por gravedad o por la fuerza hacia la caldera.

Pros y contras del calentamiento con vapor

La calefacción a vapor en una casa privada ofrece las siguientes ventajas:

1. Bajo costo del dispositivo. Rentabilidad en el proceso de uso. El sistema se puede fabricar a partir de un horno convencional, lo que es especialmente importante para los sedimentos sin gasificación.
2. Dado que el refrigerante no se congela, el sistema se puede utilizar en edificios residenciales estacionales.
3. La eficiencia de la calefacción de espacios aumenta mediante la radiación de energía térmica y la convección.
4. Para ensamblar el sistema, puede usar radiadores pequeños y tuberías pequeñas, lo que ahorra materiales.
5. El vapor entra rápidamente en todos los puntos del sistema de calefacción, independientemente de su complejidad y del tamaño de la casa.
6. El calentamiento rápido del local es una ventaja adicional.
7. El coeficiente de transferencia de calor es muy alto, por lo que las pérdidas de calor se reducen a cero.
8. Estos sistemas se pueden utilizar en combinación con suelos cálidos.

Antes de realizar el calentamiento con vapor, debe estudiar sus contras. Las desventajas del calentamiento con vapor son las siguientes:

• cuando circula a lo largo del contorno, el vapor crea ruido (para reducir el nivel de ruido, se colocan tuberías de cobre dentro de las paredes y la caldera se coloca en una habitación separada);
• los dispositivos de calefacción y las tuberías pueden calentarse hasta temperaturas superiores a 100 ° C, lo que aumenta la probabilidad de quemaduras al tocar las baterías (en este sentido, se recomienda cubrir los radiadores y las tuberías con pantallas protectoras);
• en caso de un avance, surge una situación de emergencia peligrosa, porque el refrigerante tiene una temperatura muy alta;
• para ensamblar el circuito, necesitará costosos tubos de cobre o galvanizados (esto debe tenerse en cuenta al calcular cuánto cuesta llevar a cabo el calentamiento con vapor);
• el sistema es propenso a la corrosión, por lo que su vida útil es corta;
• Es difícil regular la temperatura en las habitaciones (para ello hay que ventilar las habitaciones o reducir la cantidad de combustible, lo cual es bastante difícil).

Características y diagrama del dispositivo.

Puede haber diferentes presiones dentro de un sistema de vapor de calefacción. Dependiendo de esto, puede ser de los siguientes tipos:

Sistema de calefacción de aire en una casa particular y local industrial.

1. Con alta presión superior a 0,07 MPa.
2. Con baja presión inferior a 0,07 MPa.
3. El sistema de vacío-vapor tiene una presión de al menos 0,1 MPa.

El circuito de calentamiento de vapor puede ser con circuito cerrado y circuito abierto. Los circuitos abiertos de baja presión interactúan con el aire ambiente. Los sistemas cerrados sellados son más duraderos.

La mayoría de las veces, en una casa privada, los sistemas cerrados se realizan con el retorno del refrigerante por gravedad a la caldera. Se suele utilizar tubería superior. Si se utiliza un circuito con un cableado inferior, las tuberías se colocan con una pendiente en la dirección del flujo de vapor para reducir el ruido.En el punto de drenaje del condensado, se hace un sello de agua en forma de bucle para proteger contra el vapor que ingresa a la línea de condensación.

¡Importante! En los sistemas de vapor, la velocidad del vapor se mantiene dentro de 0,14 m / s, pero no por encima de este valor. De lo contrario, el vapor atrapará partículas de humedad condensada, haciendo un ruido fuerte y aumentando la probabilidad de golpe de ariete.

Con menos frecuencia, se usa cableado combinado con tendido de tuberías debajo del piso del piso medio o último. En este caso, el lumen de la línea de retorno está completamente cerrado por condensado.

A presiones de red superiores a 0,02 MPa, solo se utilizan circuitos abiertos. En ellos, el aire se elimina a través de un acumulador de condensación. Para protegerse contra fugas de vapor, se instalan cierres de agua o trampas de vapor. Se utiliza una bomba para transferir el líquido para calentar el vapor desde el tanque de almacenamiento al intercambiador de calor. Esto permite que el tanque de almacenamiento se instale debajo del intercambiador de calor.

¡En una nota! Los sistemas de vapor, como los sistemas de agua, son de un solo tubo y de doble tubo. La primera opción es adecuada para casas de una sola planta con un área de no más de 80 m². La segunda opción se puede utilizar en casas de dos pisos.

Dispositivo

El dispositivo de una caldera de vapor es bastante complicado. Por lo tanto, montar una caldera de vapor con sus propias manos no es una tarea fácil. Cada modelo individual tiene sus propias características de montaje. Pero todos están equipados con los componentes principales:

• Caja de fuego. Aquí es donde se encuentra el combustible;
• Cenicero. Sirve para recolectar productos de combustión de combustibles;
• Quemador. Sus tareas son bastante claras;
• Economizador. Este es un calentador de agua, del que hablaremos con más detalle;
• Tambor. Requerido para la instalación de instrumentos de medición, tuberías, fusibles;
• Manómetro. Para el funcionamiento seguro de la unidad de vapor, el circuito debe incluir necesariamente un manómetro para controlar la presión del vapor.

Las reglas de instalación para todas las calderas de vapor requieren que estén ubicadas por debajo del nivel de la tubería y los dispositivos de calefacción. Para que el vapor pueda circular normalmente y devolver el condensado del sistema.

Como funciona el sistema

No confunda el calentamiento de agua y vapor en casa. Tienen muchas diferencias funcionales, a pesar de sus similitudes superficiales.

Ambos tipos tienen componentes:

• caldera;
• radiadores
• tubería.

El calentamiento con vapor se considera efectivo, puede arreglárselas con una pequeña cantidad de baterías.
Steam es un portador de calor para calentar con vapor una casa privada. Puede hacer un sistema de este tipo con sus propias manos, siguiendo las instrucciones para ensamblar e instalar componentes. Para un sistema de agua, el agua juega el papel de portador. La caldera evapora el agua y no la calienta. Los vapores de refrigerante se mueven a través de las tuberías y se convierten en una fuente de temperatura agradable en la casa. El vapor se enfría por dentro, después de lo cual se condensa. En este caso, 1 kg de vapor se convierte en 2000 kilojulios de calor. A modo de comparación, el enfriamiento por agua a 50 ° C proporciona solo 120 kJ.

La transferencia de calor del vapor es varias veces mayor, lo que explica la alta eficiencia de este tipo de calentamiento. El condensado formado en el interior del radiador pasa a la parte inferior y se mueve de forma independiente a la caldera. Hay varios tipos de sistemas de calefacción. En este caso, la especificación se lleva a cabo de acuerdo con el método de devolución del refrigerante que se ha transformado en condensado.

1. Cerrado. En este caso no hay contornos. En consecuencia, el condensado se mueve a través de las tuberías, que se encuentran en un cierto ángulo. Va directamente a la caldera para calentar aún más.
2. Abrió. Aquí hay un tanque de almacenamiento. El condensado ingresa desde los radiadores, la bomba participa en su reinyección en la caldera.

Cómo elegir la caldera adecuada

Para elegir la caldera de calefacción de combustible sólido adecuada, debe tener en cuenta los siguientes factores:

• tipo de unidad: con combustión superior o inferior, generación de gas, pellet o vapor, más adecuado para las condiciones de funcionamiento dadas;
• potencia de caldera necesaria para calefacción y preparación de agua caliente;
• el tipo de combustible sólido que se utilizará;
• el volumen de la cámara de combustión, del cual dependerá la frecuencia de carga de combustible;
• material del intercambiador de calor: acero o hierro fundido, teniendo en cuenta los méritos y las características negativas de cada material;
• la necesidad de conectarse a las redes eléctricas, ya que algunos modelos de calderas tienen dispositivos que funcionan con electricidad: elementos calefactores para mantener la temperatura durante el período de apagado de la caldera, extractores de humo, ventiladores para presurizar el aire;
• Equipar con control automático, unidades de seguridad, ya que las calderas de combustible sólido para el hogar deben estar completamente equipadas con todos los dispositivos y dispositivos para un funcionamiento sin problemas
• la posibilidad de transferir a otros tipos de combustible o utilizar varios tipos.