Una caldera de circulación forzada es una caldera en la que se utiliza una bomba para hacer circular agua dentro de la caldera. Esto difiere de una caldera de circulación natural que depende de la densidad de corriente para hacer circular el agua dentro de la caldera. En algunas calderas de circulación forzada, el agua circula a una velocidad veinte veces mayor que la de evaporación. [1]
En las calderas acuotubulares, la forma en que el agua recircula dentro de la caldera antes de convertirse en vapor puede describirse como circulación natural o circulación forzada. En una caldera acuotubular, el agua se recircula en el interior hasta que la presión de vapor del agua supera la presión de vapor dentro del tambor de corriente y se convierte en vapor saturado. La caldera de circulación forzada comienza igual que una caldera de circulación natural , en la bomba de agua de alimentación. El agua se introduce en el tambor de vapor y circula alrededor de la caldera, saliendo solo en forma de vapor. Lo que diferencia a la caldera de circulación forzada es el uso de una bomba secundaria que hace circular agua a través de la caldera. La bomba secundaria lleva el agua de alimentación que va a la caldera y aumenta la presión del agua que entra. En las calderas de circulación natural, la circulación del agua depende de las presiones diferenciales causadas por el cambio de densidad en el agua a medida que se calienta. . Es decir, a medida que el agua se calienta y comienza a convertirse en vapor, la densidad disminuye, enviando el agua más caliente y el vapor a la parte superior de los tubos del horno.
A diferencia de la caldera de circulación natural, la caldera de circulación forzada utiliza una bomba de circulación de agua para forzar ese flujo en lugar de esperar a que se forme el diferencial. Debido a esto, los tubos de generación de una caldera de circulación forzada pueden orientarse en la forma que requieran las limitaciones de espacio. El agua se extrae del tambor y se hace pasar a través de los tubos de acero. [2] De esta manera es capaz de producir vapor mucho más rápido que el de una caldera de circulación natural.
Un ejemplo de caldera de circulación forzada es la caldera LaMont . Este tipo de calderas se utilizan en los casos en que la presión es alta , superior a 30 megapascales . [3]
El generador de vapor de circulación forzada Clayton no tiene un tambor de vapor en el sentido típico. Una serie de pequeños tubos que forman parte de una bobina gigante, generalmente hecha de acero, por la que se bombea agua de alimentación a gran velocidad. El agua se bombea desde la parte superior del generador de vapor hacia abajo y hacia afuera. Los tubos que están dispuestos de tal forma que los gases de combustión pasan alrededor del tubo calentando posteriormente el agua. Esencialmente, la mejor manera de describir la disposición es que tiene una gran bobina de tubería de paredes delgadas que se envuelve alrededor de la circunferencia de un tambor de acero vertical que gira alrededor y hacia abajo hasta llegar al fondo. Como solo una parte del agua puede convertirse en vapor, es importante separar las dos y devolver el agua para absorber más calor. Si no se produce esta separación, el daño al sistema podría resultar costoso. Si el vapor pasa a través de los tubos de generación en el interior, los tubos pueden sobrecalentarse y debilitarse, y si se permite que entre agua en el sistema de vapor, se puede producir corrosión, golpe de ariete u otros efectos nocivos. Para combatir esto, después de salir del generador de vapor, la mezcla se pasa a través de un separador de vapor centrífugo que hace exactamente eso, produciendo vapor que está por encima del noventa y nueve por ciento de vapor saturado seco. [4] Si se desea vapor sobrecalentado , se hace funcionar un serpentín adicional a través del generador de vapor. Para mantener un nivel constante de agua en el separador de vapor, se utiliza la bomba de alimentación junto con un sistema de nivelación. Una gran ventaja de este sistema es que se puede generar vapor muy rápidamente. Sin embargo, la desventaja de este sistema es la completa dependencia de un suministro constante de agua de alimentación. Sin un suministro constante, el sistema puede sufrir daños masivos y costosos [5]