Uma análise completa dos princípios básicos da caldeira que não se arrependerá de não ter lido!

As caldeiras, como um importante equipamento de conversão de calor, são amplamente utilizadas na produção industrial, no aquecimento de edifícios e na produção de eletricidade. Através da combustão de combustível para produzir calor para aquecer água ou gerar vapor, as caldeiras não só realizam a tarefa de aquecimento, mas também desempenham um papel vital em muitas indústrias. Neste artigo, vamos introduzir de forma abrangente os conceitos básicos das caldeiras, classificação, componentes estruturais, princípios de funcionamento e a sua manutenção, para o ajudar a compreender melhor o equipamento e os sistemas das caldeiras.

Definição básica e função das caldeiras

Uma caldeira é um dispositivo que converte a energia química de um combustível em energia térmica e a transfere para a água, a fim de a levar à temperatura desejada ou de formar vapor. A caldeira é constituída por uma "fornalha", um "cadinho", acessórios, instrumentos e equipamentos auxiliares, que no seu conjunto formam um sistema completo para garantir o funcionamento normal e seguro da caldeira.

Classificação das caldeiras

Existem numerosos tipos de caldeiras, que podem ser classificadas de acordo com diferentes critérios:

1. Classificação por utilização
   • caldeira industrialPara o fornecimento de vapor e água quente na produção industrial ou para aquecimento.
   • caldeira de estaçãoGerador de eletricidade: Gera eletricidade através da produção de vapor para acionar uma turbina, utilizada principalmente em centrais eléctricas.
2. Classificação por evaporação
   • Pequenas caldeirasCapacidade de evaporação inferior a 20 toneladas/hora.
   • Caldeira médiaCapacidade de evaporação de 20-75 toneladas/hora.
   • Grandes caldeirasCapacidade de evaporação superior a 75 toneladas/hora.
3. Classificação por pressão
   • caldeira de baixa pressãoPressão de serviço não superior a 2,5 MPa.
   • caldeira de média pressãoPressão de trabalho 3,0-5,0 MPa.
   • Caldeira de alta pressãoPressão de trabalho 8-11 MPa.
4. Classificação por meio
   • caldeira de vaporCaldeira de vapor: Caldeira que fornece vapor.
   • caldeira de água quenteCaldeiras que fornecem água quente.
   • Caldeiras de vapor e de águaO seu objetivo é gerar vapor e fornecer água quente.
5. Classificação por método de combustão
   • Caldeiras de combustão internaO combustível é queimado diretamente no interior da caldeira.
   • Caldeiras de combustão externaO combustível é queimado no exterior e o calor é transferido para a caldeira através de um permutador de calor.
6. Por combustível
   • caldeira a carvãoecaldeira a óleoecaldeira a gásetc., utilizando diferentes combustíveis, respetivamente.

Composição da caldeira

A estrutura da caldeira é constituída pelas seguintes partes principais:

1. fornoÉ a parte da caldeira onde o calor é produzido pela queima do combustível e os gases de combustão passam através da câmara da fornalha para a área de permuta de calor da caldeira.
2. panelasCorpo da caldeira, contendo componentes como o tambor da caldeira (tanque), os tubos de parede arrefecidos a água, os feixes de tubos de convecção, os tubos descendentes, o sobreaquecedor, o economizador, etc., responsáveis pelo aquecimento da água ou pela produção de vapor.
3. Instrumentos acessóriosIndicadores de pressão, válvulas de segurança, indicadores de nível de água, etc. Estes indicadores garantem a segurança e o bom funcionamento da caldeira.
4. AnexosPor exemplo, bombas, ventiladores, sistemas de transporte de carvão pulverizado, etc., para ajudar no funcionamento normal da caldeira.

Circulação da água da caldeira e princípios de funcionamento

A água ou o vapor no interior da caldeira circula num circuito de circulação e a circulação da água divide-se em circulação natural e circulação forçada. As caldeiras de vapor utilizam maioritariamente a circulação natural, baseando-se na diferença de gravidade para a circulação da água; as caldeiras de água quente utilizam maioritariamente a circulação forçada, baseando-se em bombas para empurrar o fluxo de água.

Durante o funcionamento normal de uma caldeira, o combustível é queimado na câmara de combustão, libertando calor, que é transferido para a água através das diferentes superfícies de aquecimento da caldeira. Através deste processo, a temperatura da água aumenta gradualmente e, eventualmente, é produzido vapor ou água quente. No caso de uma caldeira a vapor, o vapor é aquecido a uma temperatura mais elevada depois de passar por um sobreaquecedor e torna-se vapor sobreaquecido.

Dispositivos de segurança das caldeiras e controlos operacionais

Para garantir o funcionamento seguro da caldeira, é necessário instalar uma série de acessórios de segurança necessários, tais como manómetros, válvulas de segurança e medidores de nível de água. É essencial verificar regularmente o funcionamento de todos os dispositivos de segurança durante o funcionamento da caldeira, especialmente durante o arranque e a paragem da caldeira, o que exige uma inspeção e manutenção rigorosas.

1. manómetroUtilizado para controlar a pressão de funcionamento de uma caldeira.
2. válvulas de segurançaQuando a pressão da caldeira ultrapassa o intervalo definido, o vapor é automaticamente libertado para reduzir a pressão.
3. nível da águaIndicação do nível de água na caldeira e evita que a caldeira funcione a seco.

Arranque da caldeira e manutenção de rotina

O processo de arranque da caldeira requer uma série de trabalhos preparatórios, como a verificação do corpo da caldeira, do sistema de vapor, do sistema de combustível, etc., para garantir que todo o equipamento está normal. A água deve ser alimentada lentamente durante o arranque para evitar um stress térmico excessivo e, normalmente, o tempo de alimentação de água é de 1-2 horas. Durante o funcionamento da caldeira, também é necessário efetuar esgotos regulares, limpar o medidor de nível de água, verificar a porta de segurança, etc., para garantir o funcionamento normal da caldeira.

As caldeiras são parte integrante dos sistemas de aquecimento industrial e civil, e o seu desempenho afecta diretamente a qualidade da produção e da vida. Compreender a classificação, estrutura, princípio de funcionamento e medidas de segurança das caldeiras é uma responsabilidade importante de cada operador e utilizador de caldeiras. Para as indústrias que exigem um controlo preciso do fornecimento de calor, a escolha da caldeira certa e a realização de uma manutenção de rotina são fundamentais para garantir a segurança e a eficiência da produção.

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