El desarrollo de las calderas eléctricas
Las máquinas de vapor utilizadas en las minas de carbón británicas en la primera mitad del siglo XVIII, incluidas las primeras máquinas de vapor de Watt, utilizaban una presión de vapor igual a la presión atmosférica. En la segunda mitad del siglo XVIII se utilizó vapor con mayor presión atmosférica. En el siglo XIX, la presión de vapor comúnmente utilizada aumentó a aproximadamente 0,8 MPa. Según esto, la primera caldera de vapor era una olla vertical cilíndrica de gran diámetro que contenía agua, que luego se cambió a una olla horizontal, y el fuego ardía en el cuerpo del horno de ladrillo debajo de la olla.
A medida que las calderas crecen cada vez más, para aumentar el área de calentamiento, se instalan tubos de fuego en la carcasa de la caldera y se encienden en el extremo frontal del tubo de fuego. Los gases de combustión salen de la parte trasera del tubo de combustión y se descargan a la chimenea a través del tubo de ladrillo para calentar el exterior de la carcasa de la caldera, que se llama caldera de tubo de combustión. Inicialmente, solo se instaló un tubo de humo y se conocía como caldera de tubo de humo simple o caldera de Cornualles. Posteriormente se le añadieron dos pirotubulares más y se le denominó caldera pirotubular doble o caldera Lancashire.
Hacia 1830, tras dominar la tecnología de producción y ampliación de tubos de acero de alta calidad, aparecieron las calderas pirotubulares. Algunos tubos de fuego se instalan en la carcasa de la caldera, formando la superficie de calentamiento principal de la caldera, y el fuego (humo) fluye a través de los tubos. La instalación de tantos tubos de fuego como sea posible debajo de la línea de almacenamiento de agua de la carcasa de la caldera se denomina caldera de tubos de fuego contrafuego horizontal con encendido externo. Tiene un bajo consumo de metal pero requiere mucha mampostería.
A mediados del siglo XIX aparecieron las calderas acuotubulares. La superficie de calentamiento de la caldera es la tubería de agua fuera de la olla, que reemplaza la propia olla y el tubo de fuego y el tubo de fuego dentro de la olla. El aumento en el área de calentamiento de la caldera y la presión del vapor ya no está limitado por el diámetro de la carcasa de la olla, lo que es beneficioso para aumentar la capacidad de evaporación y la presión del vapor de la caldera. La carcasa cilíndrica de esta caldera pasó a llamarse tambor o tambor de vapor. Las calderas acuotubulares originales solo utilizaban tubos de agua rectos, y las calderas acuotubulares rectos tenían presión y capacidad limitadas.
A principios del siglo XX comenzaron a desarrollarse las turbinas de vapor, que requerían calderas de mayor capacidad y parámetros de vapor. Las calderas de tubos rectos ya no pueden cumplir los requisitos. Con el desarrollo de la tecnología de fabricación y la tecnología de tratamiento de agua, aparecieron las calderas de tubos acuotubulares curvados. Comenzó con múltiples ollas. Con la aplicación de paredes enfriadas por agua, sobrecalentadores y economizadores, así como mejoras en los componentes de separación de vapor y agua dentro del tambor, la cantidad de tambores se reduce gradualmente, lo que no solo ahorra metal, sino que también ayuda a mejorar la presión, la temperatura. , capacidad y eficiencia de la caldera.
Las calderas pirotubulares, las calderas pirotubulares y las calderas acuotubulares anteriores eran todas calderas de circulación natural. Debido a las diferentes condiciones de calentamiento de las tuberías ascendentes y descendentes, el vapor de agua fluye naturalmente, lo que genera diferencias de densidad. Mientras se desarrollaban las calderas de circulación natural, las calderas de paso único comenzaron a utilizarse en la década de 1930 y las calderas de circulación auxiliar comenzaron a utilizarse en la década de 1940.
Las calderas de circulación auxiliar, también conocidas como calderas de circulación forzada, se desarrollan sobre la base de las calderas de circulación natural. Se instala una bomba de circulación en el sistema de bajante para mejorar la circulación del agua en la superficie de calentamiento por evaporación. La caldera de paso único no tiene tambor de vapor. La bomba de agua de alimentación envía el agua de alimentación al economizador, se evapora a través de la pared de agua y el sobrecalentador, se convierte en vapor sobrecalentado y lo envía a la turbina de vapor. La bomba de agua de alimentación supera la resistencia al flujo de todos los componentes.
Después de la Segunda Guerra Mundial, estos dos tipos de calderas se desarrollaron rápidamente porque las unidades generadoras en ese momento requerían alta temperatura, alta presión y gran capacidad. El objetivo del desarrollo de estos dos tipos de calderas es reducir o eliminar el uso de bidones y utilizar tubos de pequeño diámetro como superficie de calentamiento, permitiendo una mayor libertad en la disposición de la superficie de calentamiento. Con el desarrollo de la tecnología de control automático y tratamiento de agua, estas tecnologías se están volviendo cada vez más maduras. A presión supercrítica, solo se pueden utilizar calderas de paso único. En la década de 1970, la capacidad máxima de una sola unidad era de 27 MPa de presión y un grupo electrógeno de 1300 MW. Posteriormente se desarrolló una caldera de circulación compuesta compuesta por una caldera de circulación auxiliar y una caldera de paso único.