Generatori di vapore: cosa sono e come funzionano

Il generatore di vapore è il nome "tecnico" che identifica la caldaia, apparecchiatura per mezzo della quale riscaldiamo le nostre case e usufruiamo di acqua calda; essendo un elemento assai importante, è bene approfondire le nostre conoscenze su di esso.

Tipologie e funzionamento

Tecnicamente, è l'elemento di un impianto a motore a vapore che trasforma l'acqua in vapore, fornendogli l'energia termica necessaria per poter fornire lavoro espandendosi in turbina. Oltre alla pressione e alla temperatura, è importante considerare la potenzialità (quantità di vapore generato nell'unità di tempo), il carico termico specifico e la cifra di evaporazione specifica. In generale, ci sono due tipologie di generatori di vapore: - a tubi di fumo, nei quali i prodotti della combustione circolano in tubazioni a contatto con l'acqua
- a tubi d'acqua, dove nelle l'acqua da evaporare scorre nelle tubazioni lambite dai fumi della combustione e, a volte, dalla fiamma stessa. I generatori a tubi di fumo sono quelli di concezione più vecchia, come le locomotive o gli impianti di riscaldamento domestico. Quelli a tubi d'acqua sono i più moderni e si utilizzano prevalentemente in ambito industriale. Nei generatori a tubi d'acqua si distinguono:
- a circolazione naturale, dove il fluido si muove spontaneamente all'interno della caldaia per circolazione naturale, sfruttando la diversa densità liquido/vapore; - a circolazione forzata, che utilizzano una pompa di circolazione (necessaria sopra i 16 MPa); - ad attraversamento, dove il fluido non compie circolazioni all'interno della caldaia ma la attraversa direttamente; pressioni sui 180-185 MPa; - a circolazione controllata, si introduce una circolazione controllata da una valvola in modo che l'evaporazione avvenga sempre nello scambiatore di evaporazione.

Elementi costitutivi

Un generatore di vapore si compone principalmente di: - camera di combustione, ove la combustione avviene sempre con una quantità di aria superiore a quella stechiometrica. Il combustibile può essere solido, come sostanze organiche, liquido, come oli pesanti o oli vegetali, e gassoso, come il gas naturale; - bruciatore, elemento fondamentale per ottenere una combustione completa; infatti, oltre all'eccesso di aria, è necessario che comburente e combustibile siano ben miscelati. Il bruciatore è diverso a seconda del tipo di combustibile; - surriscaldatore, che fornisce ulteriore calore al vapore saturo, utile per evitare che, inviato in turbina, allo scarico sia saturo umido, non favorendo grandi salti di pressione; - economizzatore, che recupera il calore residuo a bassa temperatura e lo usa per preriscaldare l'acqua di alimento e l'aria comburente.