La caldera pirotubular horizontal es el tipo más común de caldera industrial, que tiene las ventajas de una estructura compacta, un tamaño reducido y una alta eficiencia térmica, y se usa ampliamente en las industrias petroquímica, farmacéutica, textil, de procesamiento de alimentos y otras. Cuando desee explorar y encontrar las calderas de vapor adecuadas para su aplicación específica, se enfrentará a muchos problemas como los siguientes.
¿Qué es una caldera pirotubular horizontal?
¿Cuáles son los diferentes tipos de caldera pirotubular horizontal?
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las calderas pirotubulares horizontales?
¿Cuáles son los casos específicos de las calderas pirotubulares horizontales?
EPCB Boiler se especializa en el diseño y producción de calderas industriales y recipientes a presión con más de 70 años de experiencia. En este documento, se presentan en detalle la definición, el principio de funcionamiento, la estructura, las ventajas y desventajas y los tipos de caldera pirotubular horizontal, y se lleva a cabo su evaluación integral.
1. ¿Qué es una caldera pirotubular horizontal?
Una caldera pirotubular horizontal es un tipo de caldera que se usa comúnmente para generar vapor o agua caliente. Cuenta con una carcasa cilíndrica que se llena de agua.
La característica única de esta caldera es su disposición horizontal, con la cámara de combustión ubicada en la parte inferior. El medio de combustión, como combustible o gas, se quema en la cámara de combustión, generando gas caliente. Luego, el calor se transfiere dentro de la caldera a través del tubo de humos.
Este diseño permite una transferencia de calor eficiente y es adecuado para aplicaciones más pequeñas, como la calefacción de hogares o empresas. En cambio, las calderas acuotubulares se utilizan más comúnmente para aplicaciones más grandes, como la generación de vapor para centrales eléctricas.
2. ¿Cuál es la estructura general de la caldera pirotubular horizontal?
La caldera pirotubular horizontal consta principalmente de las siguientes partes:
2.1 Horno
El horno es la cámara de combustión, ubicada en la parte inferior de la caldera, que se utiliza para quemar combustible. Es una cámara de combustión especialmente diseñada donde se quema combustible, como gas natural, petróleo o carbón, para producir calor. La función principal del horno es generar altas temperaturas encendiendo y quemando el combustible. Este proceso de combustión libera una cantidad significativa de energía térmica, que luego se transfiere al agua caliente o al vapor de la caldera.
El horno está construido con materiales refractarios que pueden soportar las temperaturas extremas generadas durante la combustión. La cámara de combustión del horno está diseñada para optimizar el proceso de combustión, asegurando la máxima salida de calor y minimizando las emisiones. Esto se logra controlando la relación aire-combustible, manteniendo un flujo de aire adecuado y proporcionando suficiente turbulencia para la mezcla completa de combustible y aire. Su funcionamiento eficiente es esencial para que las calderas pirotubulares horizontales logren un rendimiento óptimo y aseguren un calentamiento confiable y constante.
2.2 Tubo de humos
El tubo de humos es el componente principal de la caldera pirotubular horizontal y está compuesto por varios tubos, generalmente en forma de tubos rectos o curvos. El tubo de humos conecta el horno al cilindro y es responsable de transferir el calor.
En una caldera pirotubular horizontal, el tubo de humos es por donde pasan los gases de combustión. Está ubicado dentro de la carcasa de la caldera y está rodeado de agua. Los gases de combustión generados en el horno viajan a través del tubo de humos, calentando el agua que lo rodea.
El tubo de humos generalmente está hecho de acero y puede ser recto o curvo, según el diseño de la caldera. Los tubos rectos se usan comúnmente en calderas más pequeñas, mientras que los tubos curvos se emplean en calderas más grandes para aumentar el área de superficie de calentamiento. Como tubo de humos roscado, las roscas dobles internas y externas pueden aumentar la superficie de calentamiento, producir turbulencia en los gases de combustión y mejorar la eficiencia térmica de la caldera.
El tubo de humos es un componente esencial de la caldera, ya que maximiza el área de contacto entre los gases calientes y el agua, lo que garantiza una transferencia de calor y una generación de vapor eficientes.
2.3 Tambor de la caldera
El tambor de la caldera es la parte principal de la caldera pirotubular, que contiene agua y vapor. Normalmente se encuentra encima del tubo de humos y conecta el horno con el conducto de humos. El agua se almacena en el tambor de la caldera, donde se calienta y se convierte en vapor. La gran capacidad del tambor permite almacenar una cantidad significativa de agua, lo que garantiza un suministro continuo de vapor.
2.4 Conducto de humos
El conducto de humos suele estar situado en la parte superior del cilindro, la chimenea o el sistema de ventilación, lo que permite que los gases calientes suban y salgan por él. Está diseñado para crear una vía de escape de los gases y evitar que vuelvan a entrar en el espacio habitable.
Además de eliminar los gases nocivos, el conducto de humos también ayuda a mantener un flujo de aire adecuado para la combustión. Atrae aire fresco del entorno circundante, lo que proporciona oxígeno para el proceso de combustión y expulsa los gases de escape resultantes.
3. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de la caldera pirotubular horizontal?
El principio de funcionamiento de la caldera pirotubular horizontal es que los gases de combustión a alta temperatura generados por la combustión transfieren calor al agua dentro del tubo de humos para que se convierta en vapor o agua caliente.
3.1 Combustión de combustible: el combustible se quema en el horno, produciendo gases de combustión a alta temperatura.
3.2 Transferencia de calor de los gases de combustión: los gases de combustión pasan a través del tubo de humos e intercambian calor con el agua fuera del tubo de humos. El calor a alta temperatura de los gases de combustión se transfiere al suministro de agua a través de la pared del tubo de humos, lo que aumenta la temperatura del agua.
3.3 Generación de vapor o agua caliente: a través de una serie de procesos de transferencia de calor, el agua se calienta a una determinada temperatura y se convierte en vapor o agua caliente.
3.4 Utilización de vapor o agua caliente: el vapor se puede utilizar para impulsar equipos mecánicos o llevar a cabo procesos de producción industrial como calefacción y generación de energía; el agua caliente se puede utilizar para calefacción, baños y otros campos.
3.5 Emisión de gases de combustión: Los gases de escape producidos por la combustión se descargan a la atmósfera a través del conducto de humos.
4. ¿Cuáles son los diferentes tipos de calderas pirotubulares horizontales?
4.1 Caldera de Cornualles
La caldera de Cornualles es un tipo de caldera pirotubular horizontal. Presenta una carcasa cilíndrica con un único conducto de humos grande que recorre el centro. La caja de fuego está ubicada en un extremo de la caldera y los gases de combustión pasan a través del conducto de humos y luego a través de una serie de tubos antes de salir de la caldera a través de una chimenea. Este diseño permite una transferencia de calor y una combustión eficientes.
4.2 Caldera de locomotora
La caldera de locomotora es el segundo tipo de caldera pirotubular horizontal. Está diseñada específicamente para su uso en locomotoras y se caracteriza por su forma cilíndrica y orientación horizontal. La caja de fuego está ubicada en un extremo de la caldera y los gases de combustión pasan a través de una serie de tubos de humos que recorren la carcasa de la caldera antes de salir a través de una caja de humos en el otro extremo. Este diseño permite una eficiente transferencia de calor y producción de vapor.
4.3 Caldera marina escocesa
La caldera marina escocesa es uno de los tipos de calderas más comunes que se utilizan en barcos y aplicaciones industriales. La caldera marina escocesa se caracteriza por su carcasa cilíndrica con dos o más tubos de humos grandes que la recorren. Estos tubos de humos están rodeados de agua y los gases calientes del proceso de combustión pasan a través de ellos, calentando el agua y generando vapor. La caldera marina escocesa es conocida por su construcción robusta, alta eficiencia y capacidad para manejar altas presiones.
4.4 Caldera tubular de retorno horizontal
La caldera tubular de retorno horizontal (HRT) es uno de los tipos más antiguos y básicos de calderas pirotubulares horizontales. La caldera HRT consta de una carcasa cilíndrica, montada horizontalmente con una gran cantidad de tubos de humos. Estos tubos de humos recorren el tambor de la caldera, que está lleno de agua. Los gases calientes del proceso de combustión pasan a través de los tubos de humos, calentando el agua que los rodea y generando vapor. El vapor se recoge en el tambor de vapor en la parte superior de la caldera. La caldera HRT es conocida por su simplicidad, durabilidad y facilidad de mantenimiento.
5. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de las calderas pirotubulares horizontales?
5.1 Desventajas de las calderas pirotubulares horizontales
5.1.1 Presión de vapor limitada: las calderas pirotubulares horizontales suelen tener capacidades de presión de vapor más bajas en comparación con las calderas acuotubulares. Esto puede limitar su idoneidad para aplicaciones de alta presión.
5.1.2 Menor eficiencia: las calderas pirotubulares horizontales generalmente tienen una eficiencia térmica menor en comparación con las calderas acuotubulares. Esto significa que pueden consumir más combustible para generar la misma cantidad de vapor.
5.1.3 Propensión a la formación de incrustaciones: las calderas pirotubulares horizontales pueden ser más propensas a la formación de incrustaciones debido a la acumulación de impurezas en el agua. El mantenimiento y el tratamiento del agua regulares son necesarios para evitar la formación de incrustaciones y mantener la eficiencia de la caldera.
5.1.4 Capacidad limitada: las calderas pirotubulares horizontales suelen estar limitadas en términos de capacidad de generación de vapor en comparación con las calderas acuotubulares más grandes. Es posible que no sean adecuadas para aplicaciones que requieran una alta producción de vapor.
5.2 Ventajas de las calderas pirotubulares horizontales
5.2.1 Diseño compacto: las calderas pirotubulares horizontales tienen un diseño compacto, lo que las hace adecuadas para espacios pequeños o instalaciones donde las calderas verticales pueden no ser factibles.
5.2.2 Fácil mantenimiento: la disposición horizontal de los tubos de humo permite un fácil acceso y mantenimiento de los componentes de la caldera.
5.2.3 Generación rápida de vapor: las calderas pirotubulares horizontales tienen un tiempo de arranque relativamente rápido y pueden generar vapor rápidamente, lo que las hace adecuadas para aplicaciones que requieren un suministro de vapor inmediato.
5.2.4 Rentabilidad: las calderas pirotubulares horizontales son generalmente rentables en comparación con otros tipos de calderas, lo que las convierte en una opción popular para industrias pequeñas y medianas.
6. ¿Cuál es la diferencia entre calderas pirotubulares verticales y horizontales?
Hay dos tipos principales de calderas pirotubulares: calderas pirotubulares horizontales y verticales. Las calderas pirotubulares horizontales son el tipo más común y se utilizan normalmente para aplicaciones residenciales y comerciales. Las calderas pirotubulares verticales son menos comunes, pero se utilizan en algunas aplicaciones industriales.
Las calderas pirotubulares horizontales son, por lo demás, más eficientes que las verticales. Por esa razón, y para evitar los problemas de erosión de los tubos con los tubos verticales expuestos, muchas de las calderas verticales multitubulares se dispusieron con los tubos en posición horizontal.
6.1 Estructura de disposición
La estructura de disposición de la caldera horizontal es que el horno y la cámara de combustión están en ambos extremos del cuerpo del horno, y el conducto de humos está en la parte superior, mientras que la cámara de combustión y el conducto de humos de la caldera vertical están separados, y el calor debe transferirse entre los tubos.
6.2 Ámbito de aplicación
La caldera horizontal es adecuada para calefacción y lavado en familias y pequeñas empresas porque esta caldera no solo tiene una velocidad de calentamiento rápida y un buen rendimiento de aislamiento térmico, sino que también puede satisfacer las necesidades de gas de familias comunes y pequeñas empresas. La caldera vertical es adecuada para empresas industriales más grandes porque la potencia de salida de la caldera vertical es mayor, la eficiencia de intercambio de calor es mayor y es adecuada para grandes necesidades de procesamiento y producción industrial.
6.3 Eficiencia térmica
La caldera horizontal tiene una eficiencia térmica ultraalta, combustión completa, calentamiento rápido y alta eficiencia de combustión, por lo que utiliza más ahorro de gas y alta seguridad; La caldera vertical es relativamente baja, que necesita ser ajustada durante el funcionamiento, y la eficiencia de combustión es baja.
6.4 Ocupación del espacio
La ocupación del espacio de la caldera horizontal es relativamente pequeña y adecuada para ocasiones ambientales limitadas. La ocupación del espacio de la caldera vertical es relativamente grande, adecuada para ocasiones en las que las restricciones de espacio no son altas.
7. ¿Cuál es la diferencia entre la caldera pirotubular y la caldera acuotubular?
La principal diferencia entre una caldera pirotubular y una caldera acuotubular es el diseño del intercambiador de calor. En una caldera pirotubular, los gases calientes generados por el proceso de combustión fluyen a través de los tubos y transfieren calor al agua circundante. Luego, el agua se calienta y circula a través de la caldera para generar vapor. En una caldera acuotubular, el agua fluye dentro de los tubos y se calienta por los gases calientes del exterior. La transferencia de calor se produce a través de las paredes de los tubos, lo que genera vapor en el interior de los tubos.
7.1 Presión: Las calderas pirotubulares suelen funcionar a presiones más bajas en comparación con las calderas acuotubulares, que pueden funcionar a presiones más altas.
7.2 Eficiencia: Las calderas acuotubulares generalmente tienen una mayor eficiencia debido a su mayor área de superficie de calentamiento y mejores características de transferencia de calor. Las calderas pirotubulares pueden tener una menor eficiencia debido a la menor área de superficie de calentamiento y mayores pérdidas de calor a través de los gases de combustión.
7.3 Requisitos de tamaño y espacio: Las calderas pirotubulares son generalmente más pequeñas y requieren menos espacio en comparación con las calderas acuotubulares, lo que las hace adecuadas para instalaciones compactas.
7.4 Respuesta a los cambios de carga: Las calderas acuotubulares tienen un tiempo de respuesta más rápido a los cambios de carga en comparación con las calderas pirotubulares. Esto se debe a que el agua dentro de los tubos puede absorber y transferir calor rápidamente, lo que permite una generación de vapor más rápida.
En general, tanto las calderas pirotubulares como las acuotubulares tienen sus ventajas y desventajas, y la elección entre ellas depende de varios factores, como la aplicación, la capacidad de vapor requerida, la disponibilidad de espacio y los requisitos de eficiencia.
8. ¿Cuáles son los casos específicos de las calderas pirotubulares horizontales?
WNS es una de las calderas pirotubulares horizontales más típicas en las calderas EPCB. Tomando esto como ejemplo, la caldera pirotubular horizontal se presenta en detalle.
8.1 Una introducción general a la caldera horizontal EPCB
WNS es un tipo de caldera pirotubular horizontal de tipo carcasa de caldera con parte posterior húmeda. Tiene una gran adaptabilidad a diferentes combustibles y puede quemar fueloil pesado, fueloil ligero, gas natural y gas de ciudad. Bajo consumo de energía, gran relación de regulación de carga. La caldera adopta un control completamente automático y tiene una buena adaptabilidad al quemador. Quemador original importado, rendimiento confiable, alto grado de automatización.
8.2 Concepto de diseño de la caldera horizontal EPCB
Abandone la idea tradicional de diseño doméstico de una cámara de combustión unilateral y adopte el último concepto internacional: primero seleccione el quemador y luego diseñe la cámara de combustión de acuerdo con los parámetros de llama del quemador, de modo que el perfil de la llama y el espacio de combustión coincidan completamente. De esta forma, se consiguen los tres objetivos siguientes:
En comparación con la estructura de cámara de combustión grande, la transferencia de calor se lleva a cabo más por conducción de calor, en lugar de transferencia de calor por convección con menor eficiencia, lo que mejora la eficiencia de intercambio de calor de la caldera.
En comparación con la estructura de cámara de combustión grande, el espacio de vapor y agua de la caldera se aumenta tanto como sea posible sin aumentar el volumen de la caldera. El aumento del espacio de agua de la caldera hace que la evaporación real de la caldera sea mayor que la evaporación nominal (capacidad de sobrecarga), por lo que incluso si la demanda de vapor aumenta repentinamente, la caldera también puede funcionar de forma estable. El aumento del espacio de vapor de la caldera hace que el agua del vapor se pueda separar mejor, lo que garantiza que la sequedad del vapor sea superior al 99%.
Heredó las ventajas de la estructura de cámara de combustión grande, es decir, la combustión del combustible es completa y completa, y la pared interior de la cámara de combustión no acumula fácilmente carbono, lo que no solo evita el desperdicio de combustible sino que también asegura el funcionamiento estable de la caldera.
8.3 Características de la caldera horizontal EPCB
Se adopta la estructura clásica de (gases de combustión) de tres vías (cámara de combustión) con respaldo húmedo completo.
Se adopta un horno de tipo mixto con secciones corrugadas y rectas. Después del cálculo y la combinación razonable del horno de horno mixto, no solo se pueden mantener las ventajas del horno de horno corrugado puro para mejorar la transferencia de calor, sino que también se evitan las deficiencias de la expansión no sincrónica del horno de horno corrugado puro con el barril de la caldera y el tubo de humos.
El segundo retorno de los gases de combustión adopta un tubo de humos con rosca interna. La pared interior del tubo roscado puede alterar fuertemente el estado de flujo de los gases de combustión (de flujo laminar a flujo turbulento), lo que mejora en gran medida el efecto de transferencia de calor y mejora la eficiencia térmica de la caldera.
Se utiliza un tubo de humos de pared ligera para el tercer retorno de los gases de combustión. Si también se utiliza el tercer tubo de retorno, aunque se puede mejorar (limitar) el efecto de transferencia de calor, también aumenta la resistencia del camino del humo de la caldera.
Separador de vapor y agua de alto rendimiento incorporado. La presencia de separadores de vapor y agua reduce aún más el contenido de humedad del vapor y garantiza la salida de vapor de alta calidad.
Se adopta la estructura de soldadura de soldadura a tope de bisel abierto.
Una capa de aislamiento de 120 mm de espesor está hecha de fibra resistente al calor de alta densidad. Buen rendimiento de aislamiento térmico, menor pérdida de disipación de calor, la temperatura de la superficie del cuerpo de la caldera es mucho más baja que la de productos similares.
El material exterior es una placa de acero inoxidable. En comparación con el tipo de subcontratación de pintura, tiene las características de fuerte resistencia a la corrosión, apariencia hermosa, sin pintura explosiva y duradera.
Las cajas de humo delanteras y traseras de la caldera adoptan la tecnología de sellado de doble capa popular internacionalmente. La cooperación perfecta de la estructura de sellado de dos capas puede garantizar que la tasa de sellado de la caja de humo alcance el 100%.
La caja de humo está equipada con un dispositivo de drenaje (primero nacional). El dispositivo de drenaje puede eliminar rápidamente el líquido ácido para evitar su efecto corrosivo en la placa de tubos.
La puerta de la caja de humo adopta una estructura de eje retorcido. De modo que una sola persona puede realizar su apertura y cierre libres, facilitando enormemente el trabajo de mantenimiento y mantenimiento diario. La puerta de la caja de humos y el cilindro de montaje del quemador están dispuestos en forma de dos piezas.
En la parte trasera de la caldera se encuentra una puerta de inspección equipada con un dispositivo de visualización del fuego.
9. Conclusión
Como equipo de energía térmica importante, la caldera pirotubular horizontal tiene una amplia perspectiva de aplicación en los campos industrial y civil. Sin embargo, debido a su estructura especial, también existen algunas desventajas. En la aplicación práctica, es necesario seleccionar el tipo apropiado según los requisitos específicos de las condiciones de trabajo. Con el progreso continuo de la ciencia y la tecnología y el aumento de la demanda, las calderas pirotubulares horizontales seguirán desarrollándose y mejorando para satisfacer las necesidades de diferentes campos.
Como fabricante y proveedor líder de calderas industriales, EPCB Boiler debe fortalecer la investigación y el desarrollo de calderas de vapor alimentadas con electricidad, gas, petróleo, carbón y biomasa, mejorar su eficiencia térmica y su rendimiento de protección ambiental, y promover su desarrollo sostenible en el campo de la energía.
Si tiene alguna pregunta, comuníquese con nosotros.
