Caldaie per cemento, materiali da costruzione e materie prime minerali
Per questo settore TIPO Kotlogradnja progetta e costruisce: caldaie a recupero di calore; caldaie a olio diatermico; caldaie a vapore industriali.
Ogni caldaia viene progettata e costruita in base alla capacità richiesta, alle esigenze di processo, al tipo di combustibile e alle condizioni di esercizio dell'impianto.
Calore e vapore nei materiali da costruzione e nella lavorazione dei minerali
In un cementificio i fumi del preriscaldatore, del calcinatore e del raffreddatore del clinker, e in alcuni casi il mantello del forno e il gas di bypass, sono importanti fonti di calore di scarto. Una caldaia a recupero di calore su questo flusso produce vapore, impiegato per generare elettricità o per riscaldare l'acqua di alimento. L'uso diretto del calore per riscaldamento o essiccazione richiede un'utenza vicina, e lo sfasamento stagionale lo rende spesso poco pratico; la generazione di elettricità è perciò la via più comune. L'essiccazione della materia prima è fra i più antichi usi del calore dei gas del forno, quindi il calore disponibile per la caldaia si definisce insieme al team di processo.
Altri settori hanno esigenze diverse. Il calcestruzzo aerato autoclavato (AAC) si indurisce con vapore in pressione negli autoclavi. Negli impianti di asfalto il bitume è stoccato in serbatoi riscaldati, spesso con olio diatermico che circola in serpentine alimentate da una caldaia a olio diatermico, mentre si usa anche il riscaldamento elettrico. Nella ceramica i forni sono il principale consumatore di energia, e i fumi caldi dei forni possono essere riutilizzati in altre fasi della produzione. Nell'industria del vetro il calore dei gas di scarico serve a preriscaldare l'aria di combustione e la miscela vetrificabile, e le caldaie a recupero forniscono vapore o acqua calda.
Requisiti che influenzano la scelta e la progettazione della caldaia
La condizione più impegnativa per una caldaia a recupero è il gas carico di polveri. Nei cementifici la polvere è abbondante e quella del clinker è molto abrasiva: si installa quindi un pre-depolveratore a monte della caldaia sul raffreddatore del clinker, le superfici di scambio si mantengono pulite con pulizia meccanica e la disposizione dei tubi favorisce l'allontanamento della polvere e la distribuzione uniforme del gas. La caldaia è posta a valle del preriscaldatore o del raffreddatore per non disturbare il processo del forno. Nella produzione del vetro alla polvere si aggiunge la corrosione: non si deve scendere sotto il punto di rugiada dell'acqua o degli acidi, aspetto importante soprattutto per i forni a ossicombustione, i cui fumi sono ricchi di vapore acqueo e anidride carbonica.
Nei sistemi a olio diatermico la causa più comune di degrado del fluido è il surriscaldamento, e l'ossigeno che entra nel circuito provoca ossidazione e fanghi; controllo accurato della temperatura, tenuta e manutenzione regolare fanno quindi parte della scelta. I serbatoi riscaldati sono dotati di protezioni che interrompono il riscaldamento quando il livello del bitume scende sotto le superfici riscaldanti. Le attrezzature a pressione sono progettate secondo EN 12952 ed EN 12953 e nell'UE recano la marcatura CE ai sensi della direttiva 2014/68/UE; vedere norme e certificazioni.
Combustibile, energia e decarbonizzazione
Il calore di scarto nasce nel processo senza combustibile aggiuntivo, perciò recuperarlo sostituisce parte del combustibile o dell'elettricità. Nella ceramica, progetti pilota di recupero del calore dai fumi dei forni hanno mostrato che in questo modo si riduce il consumo di gas naturale. In un cementificio la caldaia a recupero è considerata una fonte integrativa stabile, non un sostituto del combustibile di processo.
Nella ceramica, essiccazione e cottura usano più spesso gas naturale, GPL o olio combustibile, e meno spesso combustibili solidi, elettricità, biogas e biomassa. Dove il calore di scarto non basta o il processo è intermittente, si valutano caldaie a biomassa o soluzioni elettriche, e la scelta dipende da prezzi dell'energia, disponibilità e normative. La redditività del recupero dipende dal sito: gli impianti nuovi integrano la soluzione più facilmente, mentre l'installazione in un impianto esistente incontra vincoli di spazio e di processo e richiede un'analisi individuale.
Cosa definire nella scelta della caldaia
Per una caldaia a recupero il punto di partenza è la fonte di calore: quantità e natura della polvere nel gas, variabilità di portata e temperatura, regimi di marcia e fermi del forno, e il punto di prelievo, da cui dipendono contenuto di polvere e temperature raggiungibili. Una caldaia con maggiore contenuto d'acqua sopporta meglio le fluttuazioni della produzione di vapore, e l'accessibilità per pulizia e manutenzione è un criterio decisivo. Va stabilito anche dove va il vapore (turbina, processo o riscaldamento) e quanto il consumo coincide con le stagioni.
Per le caldaie a olio diatermico e a vapore l'investitore definisce inoltre combustibile, vettore termico e fluido idoneo, profilo di consumo, riserva, trattamento dell'acqua, spazio disponibile e norme applicabili. La guida alla scelta di una caldaia industriale offre una panoramica dei criteri abituali.
- fonte di calore: polvere, variabilità di portata e temperatura, regimi di marcia e fermi
- punto di prelievo ed effetto sul processo del forno
- utenza: turbina, processo o riscaldamento, e corrispondenza stagionale
- accesso per pulizia e manutenzione
- nuova costruzione o adeguamento di un impianto esistente
Tipi di caldaie per questo settore
Caldaie a recupero di calore
La WHRB (Waste Heat Recovery Boiler) è un generatore di vapore che sfrutta il calore residuo dei gas di scarico dei processi industriali per produrre vapore saturo.
Vedi →
Caldaie a olio diatermico
Le caldaie a olio diatermico servono il riscaldamento di processo negli impianti industriali che richiedono temperature alte e stabili.
Vedi →
Caldaie a vapore industriali
Vapore saturo o surriscaldato per applicazioni industriali, di processo ed energetiche. Caldaie a tubi da fumo e a tubi d'acqua per combustibile solido, biomassa, liquido e gassoso.
Vedi →Applicazioni
Caldaie a olio diatermico
- Materiali da costruzione
- impianti di asfalto, riscaldamento del bitume ed essiccatoi
Caldaie a recupero di calore
- Cementifici e calcifici
- vapore da gas di processo caldi
- Industria del vetro
- recupero del calore residuo dalle linee
Domande frequenti
Qual è la differenza tra caldaia a tubi da fumo e a tubi d'acqua?
La caldaia a tubi da fumo ha un grande contenuto d'acqua, è costruita secondo EN 12953 ed è adatta a potenze piccole e medie con esercizio stabile. La caldaia a tubi d'acqua ha un piccolo contenuto d'acqua, è costruita secondo EN 12952 e si usa per potenze maggiori, pressioni più alte e vapore surriscaldato.
Come si scelgono potenza e pressione della caldaia?
In base al profilo reale di consumo di vapore, alla pressione e temperatura richieste dalle utenze, al combustibile e al regime di esercizio. I nostri ingegneri eseguono il calcolo termico sui dati dell'investitore e propongono tipo, taglia e configurazione.
Quali norme si applicano alle caldaie a vapore?
EN 12953 per le caldaie a tubi da fumo, EN 12952 per quelle a tubi d'acqua, EN 13445 per i recipienti in pressione, EN 13480 per le tubazioni e ASME BPVC o AD 2000 per i mercati di esportazione. Le attrezzature a pressione portano la marcatura CE secondo la PED 2014/68/UE.
In quali settori si usano le caldaie a olio diatermico?
Chimica e petrolchimica, alimentare, tessile, farmaceutica, legno, impianti di asfalto e materiali da costruzione, plastica e gomma.
Perché una caldaia sui fumi del forno non si progetta come una caldaia ordinaria?
I gas trasportano molta polvere abrasiva e la caldaia non deve disturbare il processo del forno. Contano quindi la disposizione dei tubi, un pre-depolveratore, la pulizia meccanica e l'accesso per la manutenzione. Il progetto dipende anche dal punto di prelievo del gas, perciò la caldaia si dimensiona sui dati reali del gas.
Il calore di scarto si può usare direttamente per il riscaldamento invece che per l'elettricità?
Si può, ma solo se c'è un'utenza vicina, e lo sfasamento stagionale spesso lo complica. Per questo i cementifici producono più spesso elettricità con caldaia a recupero e turbina. La convenienza dipende dal sito e richiede un'analisi distinta di ciascun progetto.
Perché negli impianti di asfalto si usano caldaie a olio diatermico?
L'olio diatermico consente temperature elevate a bassa pressione di sistema, quindi circolando nelle serpentine del serbatoio riscalda il bitume in modo controllato. Esistono altre soluzioni, come il riscaldamento elettrico dei serbatoi. La scelta dipende dal volume del serbatoio, dalla fonte di energia e dai costi di esercizio, oltre che dalla protezione dell'olio dal surriscaldamento.
Norme di progettazione e costruzione
TIPO Kotlogradnja progetta e produce caldaie e centrali termiche complete secondo i requisiti dell'investitore, il combustibile, la potenza e il regime di esercizio. Il processo comprende analisi dei requisiti, proposta della soluzione, offerta, progettazione, approvvigionamento, produzione, montaggio, collaudo e messa in servizio. Qualunque sia la complessità del progetto o il mercato, le apparecchiature sono progettate e costruite secondo le norme europee e internazionali, tra cui EN 12952, EN 12953, EN 13445, EN 13480, ASME BPVC e AD 2000, in conformità alla documentazione di progetto e ai requisiti dell'investitore.
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