Una caldera paquete es una caldera fabricada en fábrica. Las calderas empaquetadas están disponibles en una variedad de diseños estándar. Las calderas compactas se utilizan para calefacción y actúan como generadores de vapor para pequeños fines energéticos, como plantas industriales autoalimentadas. Las calderas paquete son diseños de baja presión. Una presión baja significa agua a baja temperatura en el intercambiador de calor. La gran diferencia entre la temperatura de la llama y la del intercambiador de calor descarta la mayor parte de la entropía disponible. Descartar la mayor parte de la entropía limita la eficiencia termodinámica por debajo del rango necesario para hacer que una caldera de baja presión sea adecuada para plantas de cogeneración, incluso cuando la capacidad disponible es adecuada para la aplicación. Las ventajas de las calderas compactas son que pueden entregarse e instalarse como un conjunto aislado completo que no requiere una gran zona de exclusión a su alrededor. Las conexiones necesarias de vapor, agua, combustible y electricidad se pueden realizar rápidamente. Estas calderas son económicas de operar porque su sistema de gestión automática del quemador no requiere supervisión continua y tienen bajos costos de mantenimiento programado. [1]
Un gran ahorro de costes para las calderas compactas es su menor necesidad de extracción . En funcionamiento, los gases de la chimenea son más fríos y menos corrosivos que los combustibles sólidos. Se pueden ventilar utilizando una chimenea de mampostería existente o una chimenea de tubo de acero coaxial aislada. Debido a que el ventilador del quemador suministra aire de combustión, la presión negativa del tiro de sobrefuego requerida es casi nula. La altura de la chimenea sólo necesita ser suficiente para la seguridad de la estructura y para eliminar las molestias de los gases de escape. No se requiere la chimenea alta necesaria para proporcionar una gran presión negativa para aspirar el aire de combustión a través de un lecho de combustible sólido. En la mayoría de las instalaciones se utiliza una compuerta barométrica para mantener un tiro constante sobre el fuego, de modo que la relación aire-combustible permanezca constante en lugar de aumentar con el tiro creciente disponible en la chimenea a medida que cae la temperatura exterior.
Las calderas paquete se denominan comúnmente calderas de agua o pirotubulares . Las calderas acuotubulares utilizan calentamiento por convección , que extrae el calor de la fuente de fuego y pasa contra los tubos generadores de la caldera, lo que hace que el agua dentro de esos tubos se convierta en vapor. La disposición de la caldera pirotubular utiliza calentamiento por conducción que transfiere calor por contacto físico. Las calderas pirotubulares no se utilizan comúnmente debido a su método de calentamiento por conducción porque las tuberías en contacto directo con el fuego y el agua fría podrían dañar las tuberías. La caldera paquete suele ser una caldera pirotubular de dos o tres pasos con un tubo de horno interno. Esto es similar a la caldera escocesa mucho anterior .
Los tubos generadores llenos de agua están en contacto directo con la fuente de calor dentro de la caldera, provocando daños en las tuberías e incrustaciones. Sin embargo, estas calderas son excelentes para la producción de vapor debido al gran volumen dentro de la caldera y la superficie de salida de vapor. Para que estas calderas funcionen correctamente, requieren un largo proceso de calentamiento y son propensas a sufrir un choque térmico en la caldera. Estas calderas pueden tener una potencia nominal de hasta 500.000 lb/h. [2] La membrana de la pared de la caldera tiene doble soldadura (soldada a cada lado de la membrana de la pared) para proporcionar un refuerzo adicional para cargas elevadas.
Las calderas tipo A, tipo D y tipo O son calderas acuotubulares.
Las calderas compactas funcionan con fueloil en forma líquida o gaseosa. El combustible se enciende en los quemadores, lo que crea una explosión dentro de la caldera. Este tipo de calderas no requieren purificadores (filtros) porque queman constantemente eliminando todos los contaminantes del combustible. Para crear una combustión constante dentro de la caldera, el ventilador de tiro forzado fuerza el aire hacia el quemador, provocando un efecto de tornado que crea turbulencia para mantener la llama encendida y el horno presurizado. Otros elementos esenciales, como la electrónica del quemador, proporcionan funciones de encendido automático e iluminación bajo demanda que monitorean la llama y la presión dentro de la caldera.
Las calderas compactas se denominan comúnmente calderas de agua o pirotubulares. Las calderas acuotubulares utilizan calentamiento por convección, que extrae el calor de la fuente de fuego y pasa contra los tubos generadores de la caldera, lo que hace que el agua dentro de esos tubos se convierta en vapor. La disposición de la caldera pirotubular utiliza calentamiento por conducción que transfiere calor por contacto físico. La caldera paquete suele ser una caldera pirotubular de dos o tres pasos con un tubo de horno interno. Esto es similar a la caldera escocesa mucho anterior.
La caldera tipo D tiene un tambor de agua, un tambor de vapor y tubos generadores. El agua fluye hacia el tambor de vapor, fluye hacia abajo por los bajantes y hacia el tambor de agua. Luego, el agua se envía desde el tambor de agua a través de los tubos generadores, donde se ubica el fuego, lo que hace que las moléculas de agua se conviertan en vapor. El vapor sube por más tubos generadores y finalmente regresa al tambor de vapor donde se encuentra la tubería seca y luego a la planta. Esta configuración le dio a la caldera paquete forma de D, de ahí el nombre de caldera paquete tipo D. Estas calderas se utilizan principalmente para plantas que permiten mayores espacios libres.
La caldera tipo paquete A tiene dos tambores de agua y un tambor de vapor en comparación con la caldera tipo paquete D. El agua hierve en los tambores de agua compartidos por un cabezal común, luego se envía por los tubos generadores, al tambor de vapor y por la tubería seca. Al igual que la caldera tipo D, el fuego calienta los alrededores de los tubos, lo que hace que los tubos aumenten su temperatura y, por lo tanto, las moléculas de agua se convierten en vapor. Las calderas de paquete tipo A fueron diseñadas para mejorar la confiabilidad de las calderas de paquete y reducir los reemplazos de tubos. Las calderas tipo paquete A son más pequeñas que las tipo D, por lo tanto, se adaptan a plantas más pequeñas, pero no tienen la misma potencia de salida que las calderas tipo paquete D.
Las calderas tipo O son un poco más simples en comparación con las tipo D y A. Consisten en un bidón de agua y un bidón de vapor. Los tubos generadores están alineados a ambos lados de los tambores de vapor y agua. Cuando el agua hierve debido al calentamiento por convección, el vapor sube a través de los tubos hasta el tambor de vapor. Este es un diseño simétrico para diseños de planta restrictivos. Las calderas tipo O se utilizan principalmente por su rápida producción de vapor y su reducido coste de mantenimiento. [3]
