Caldaie FW ESRD con Riscaldamento Intermedio a Vapore: Funzionamento e Caratteristiche

Caldaie FW ESRD con Riscaldamento Intermedio a Vapore: Panoramica

Le caldaie FW ESRD (con riscaldamento intermedio a vapore) si distinguono per il loro sistema di riscaldamento che utilizza il vapore. L'obiettivo è sfruttare l'espansione del vapore secco ad alta pressione per generare energia. Per ottenere vapore secco, il processo prevede un riscaldamento del vapore, spesso in due fasi.

Fase di Surriscaldamento Iniziale

Nella prima fase di surriscaldamento, l'aumento di temperatura è relativamente contenuto. Questo perché il vapore opera ad alta pressione e la sua temperatura iniziale, prima del riscaldamento, è prossima alla temperatura critica (il limite massimo raggiungibile dal vapore, determinato da fattori tecnici e materiali). Di conseguenza, durante l'espansione, il vapore tende rapidamente a condensare, diventando vapore umido.

Doppia Espansione e Turbine

Per evitare la condensazione, il vapore surriscaldato subisce una seconda espansione dopo la prima. Questo processo aumenta ulteriormente la sua temperatura, allontanandolo dal punto di condensazione. Per gestire queste due espansioni, si utilizzano due tipi di turbine:

• Turbina ad alta pressione (AP): Gestisce la prima espansione del vapore.
• Turbina a bassa pressione (BP): Gestisce la seconda espansione.

Riscaldamento Intermedio

Il vapore in uscita dalla turbina ad alta pressione, avendo subito un'espansione, presenta un volume specifico maggiore. Per questo motivo, la seconda fase di riscaldamento, o riscaldamento intermedio, è costituita da un insieme di fasci tubieri di dimensioni maggiori. Il collettore superiore è situato lontano dalla camera di combustione.

Circuito Acqua-Vapore

L'acqua entra nella caldaia attraverso il tubo di alimentazione. Passa attraverso l'economizzatore, sfruttando il calore residuo dei gas di scarico (5). Successivamente, attraversa il bypass o economizzatore secondario (4) e, scendendo lungo i tubi, raggiunge il collettore superiore dei vaporizzatori (6).

Nel collettore superiore, avviene la separazione tra acqua e vapore. Il vapore entra nel surriscaldatore primario, suddiviso in due fasi. Dopo la prima fase (1), il vapore può seguire due percorsi:

1. Verso la turbina AP.
2. Attraverso la temperatrice (9), situata nel collettore superiore. Questo passaggio completa la seconda fase del surriscaldatore primario (2), miscelando il vapore che ha attraversato la temperatrice con quello che non l'ha fatto, permettendo un controllo preciso della temperatura del vapore.

Dopo questa fase, il vapore entra nella turbina AP per l'espansione. Il vapore esausto dalla turbina AP passa al surriscaldatore secondario o intermedio (3) e, infine, completa la sua espansione nella turbina BP.

Il calore dei gas di combustione prodotti nella zona (a) della caldaia viene trasferito ai tubi e al vapore nella sezione (b).

Percorsi dei Gas di Combustione

Il percorso dei gas di combustione all'interno della caldaia varia a seconda che le turbine siano in funzione o meno.

Turbine in Funzione

I gas caldi entrano nella zona (b) della caldaia. Qui, possono seguire due percorsi:

1. Attraverso la zona della prima fase del surriscaldatore primario (1) e il bypass dell'economizzatore (4).
2. Attraverso la seconda fase del surriscaldatore primario (2) e il surriscaldatore intermedio (3).

La quantità di gas che percorre ciascun percorso è regolata da una serie di valvole (serrande) situate nella parte superiore (7, 8). In questa modalità di funzionamento, la valvola di sfiato dell'aria (6) è chiusa.

Turbine Non in Funzione

I gas caldi entrano nella zona (b) della caldaia. In questo caso, seguono un unico percorso, passando attraverso l'area della prima fase del surriscaldatore primario (1) e il bypass dell'economizzatore. Questo avviene perché la valvola di sfiato (6) è aperta, permettendo all'aria di entrare, guidata da un ventilatore. Si crea così una corrente discendente, poiché la valvola superiore (8) è chiusa. In questo modo, i gas di combustione sono forzati a percorrere il primo dei percorsi descritti, evitando il surriscaldamento.