Quando utilizzare le caldaie a vapore elettriche

Un'alternativa per far fronte all'aumento del costo dei combustibili è l'uso di caldaie elettriche a vapore che possono aiutare a mantenere la redditività. Possono anche fungere da riserva in caso di arresto imprevisto della caldaia principale dell'impianto. Di seguito vedremo alcune situazioni tipiche in cui una caldaia elettrica può risultare economica e come determinare le dimensioni della caldaia.

Concetti chiave relativi alle caldaie a vapore elettriche

Le caldaie elettriche a vapore possono soddisfare le esigenze del processo quando le grandi caldaie centrali sono ferme, poiché quando questi fermi sono troppo frequenti, il funzionamento delle caldaie elettriche risulta economico. Le caldaie elettriche possono fornire vapore in mezz'ora.

I produttori di combustibili fossili stanno tornando a puntare l'attenzione sugli operatori industriali e commerciali di grandi caldaie a vapore alimentate con combustibili fossili. Poiché gli operatori delle caldaie non hanno alcun potere sui costi energetici, è importante trovare formule per controllare i consumi, senza ridurre le operazioni né compromettere la produttività dei processi che utilizzano il vapore.

Con l'aumentare delle temperature, la riduzione della domanda di riscaldamento consente di diminuire il consumo delle grandi caldaie centrali. Normalmente, anche con il massimo rapporto di riduzione, una caldaia produce più vapore di quello necessario per i processi e questo eccesso viene scaricato nell'atmosfera. L'energia sprecata rappresenta un costo significativo in termini di combustibile in entrata.

Il costo dell'elettricità delle caldaie a vapore elettriche

Sebbene le aziende elettriche siano tra i maggiori operatori di caldaie a vapore alimentate con combustibili fossili, subiscono meno l'impatto dell'aumento dei prezzi del petrolio e del gas poiché utilizzano il carbone. Quelle che utilizzano petrolio e gas hanno maggiore influenza sui fornitori grazie alle loro dimensioni e al volume di utilizzo. Probabilmente, la maggior parte degli operatori di caldaie industriali e commerciali paga un sovrapprezzo per l'energia elettrica rispetto al petrolio e al gas per quantità equivalenti di potenza. Un confronto dei costi totali evidenzia i vantaggi dell'utilizzo caldaie elettriche a vapore per generare vapore di processo quando il fabbisogno complessivo di vapore dell'impianto è ridotto.

Applicazioni delle caldaie a vapore elettriche

Esistono caldaie elettriche a vapore per produrre vapore a bassa e alta pressione, anche se alcuni produttori costruiscono caldaie elettriche più grandi per esigenze installative specifiche. Le caldaie elettriche sono adatte per un'ampia gamma di processi, compresi quelli utilizzati nella produzione di prodotti chimici, vernici, carta, tessuti, prodotti petroliferi, prodotti farmaceutici, plastica e gomma. Sono anche molto utili nella lavorazione di alimenti e bevande e in molti altri impianti in cui sono richiesti calore, umidificazione e sterilizzazione.

Le applicazioni specifiche includono la fornitura di vapore per serbatoi di stoccaggio e recipienti rivestiti, recipienti di reazione e distillazione, rulli termici per il rivestimento di carta, calandratura, laminazione, ondulazione e stampaggio, nonché per platine, matrici e stampi utilizzati nella lavorazione di plastica ed elastomeri.

Sebbene la caldaia principale dell'impianto fornisca solitamente vapore e acqua calda per il riscaldamento e l'umidificazione, in alcuni casi è conveniente installare una caldaia elettrica per il riscaldamento localizzato in un ampliamento dell'impianto. Allo stesso modo, le caldaie elettriche a vapore sono la scelta ideale per i nuovi impianti di processo in cui le grandi caldaie a combustibile fossile non sono pratiche o necessarie. Con una caldaia elettrica di dimensioni adeguate, non ci sono perdite di combustione in loco né emissioni dal camino. Rispetto alle caldaie a gasolio, non è necessario installare serbatoi di stoccaggio del combustibile, né mantenerli pieni, né preoccuparsi di eventuali perdite. Inoltre, non è necessaria la manutenzione dei bruciatori e delle superfici dello scambiatore di calore.

Le caldaie elettriche a vapore sono fornite con tutti i comandi e gli accessori richiesti e pronte per l'uso. Il personale addetto alla manutenzione, con una formazione minima, è in grado di gestire la maggior parte delle caldaie elettriche. Si avviano rapidamente, fornendo vapore in mezz'ora. Sono unità sicure, compatte e silenziose che possono essere installate vicino al luogo di consumo del vapore, eliminando la necessità di lunghi percorsi di tubazioni e le perdite di calore che possono raggiungere il 10%. Le caldaie elettriche a vapore sono ben isolate, quindi non aggiungono calore significativo all'ambiente. Funzionano con le tensioni di distribuzione esistenti e l'unico requisito aggiuntivo è la fornitura di acqua di alimentazione.

Per ottenere una maggiore efficienza dalla tua caldaia a vapore, scopri Come eliminare l'aria dai sistemi a vapore industriali affinché non comprometta le prestazioni

Infine, il mantenimento delle caldaie elettriche a vapore è minimo, al di là delle ispezioni di routine dei livelli dell'acqua e delle ispezioni mensili del cablaggio. Come tutte le caldaie, richiedono solo misure di controllo delle incrostazioni e spurgo periodico per mantenere la loro efficienza. La sostituzione degli elementi riscaldanti, quando necessaria, viene effettuata facilmente attraverso lo sportello della caldaia.

Se desideri tenere sotto controllo il corretto funzionamento della tua caldaia, ti consigliamo di consultare la nostra Checklist per garantire la manutenzione delle caldaie industriali

Dimensionamento e selezione delle caldaie a vapore elettriche

Poiché le caldaie a vapore elettriche sono pre-progettate e assemblate e i requisiti di installazione sono simili per la maggior parte delle unità, il dimensionamento e la selezione da un elenco di prodotti standard è solitamente un processo semplice. La maggior parte delle applicazioni di riscaldamento richiede la determinazione della potenza corretta della caldaia.

• Determinare la potenza (kW) necessaria per portare l'applicazione alla temperatura di esercizio nel tempo desiderato, comprese le tubazioni.
• Determinare la potenza (kW) necessaria per mantenere la temperatura di esercizio nel processo e nelle tubazioni.
• Tenendo conto del risultato maggiore ottenuto nei passaggi precedenti, è necessario determinare un fattore di correzione per l'acqua di alimentazione a una temperatura più elevata. Moltiplicare le libbre di vapore all'ora richieste nel passaggio 3 per questo fattore di correzione.

La pressione del vapore deve essere la più bassa possibile che garantisca le prestazioni necessarie a una temperatura superiore alla temperatura finale desiderata del prodotto o del processo. Per determinare se l'aumento della temperatura del prodotto o del processo è sufficiente, è necessario verificare che la superficie di trasferimento del calore nello scambiatore sia sufficiente a soddisfare la formula:

La variazione di temperatura può essere aumentata, se necessario, purché non venga superata la pressione nominale massima della caldaia né la temperatura superficiale massima ammissibile della superficie di trasferimento del calore a contatto con il prodotto.

Sulla base di questo calcolo, è necessario selezionare una caldaia elettrica a vapore che, a seconda del produttore, potrebbe essere dotata di una serie di opzioni di prestazione aggiuntive, tra cui lo spurgo automatico, i separatori di spurgo quando il vapore e l'acqua calda non possono essere scaricati direttamente in uno scarico, i controlli elettronici del livello dell'acqua e i controlli elettronici per gli impianti a pressione modulata.