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Conduzione dei

generatori di vaporeLezione 8

Corso Avanzatoa cura di Abaco Group s.r.l.

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Problemi di conduzione

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La Conduzione

Le operazioni di protezione, di osservazione e di

regolazione che il conduttore deve compiere

sono generalmente diverse secondo:

- il tipo di generatore

- il tipo di combustibile adoperato

- Il grado di automazione dell’impianto

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La Conduzione

I principi fondamentali a cui attenersi sono:

a) vigilare sull’efficienza di tutti gli accessori del

generatore, sia di sicurezza, di protezione e di

osservazione che di regolazione. Particolare

attenzione deve essere posta agli accessori

che intervengono raramente e solo in caso di

pericolo.

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La Conduzione

b) Condurre correttamente il fuoco, con eccesso

d’aria ridotto al minimo e d’altra parte in modo

che non vi siano incombusti ed eccessive

emissioni inquinanti.

c) Prevedere le variazioni di richiesta

dell’impianto tenendo conto dell’inerzia

termica del generatore.

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La Conduzione

d) Per ogni variazione di regime, adottare

modalità e tempi adeguati, per non provocare

alle membrature del generatore anormali

sollecitazioni di origine termica o meccanica.

e) Perseguire la massima economia di esercizio.

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Presa in consegna

Azioni preliminari:

• presa visione del libretto matricolare per

conoscere i dati di progetto ed accertarsi che

gli accessori siano quelli descritti nel libretto;

• accertamento della regolarità del generatore e

degli apparecchi a pressione esistenti, con le

verifiche di legge ed eventuali scadenze

successive;

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Presa in consegna

• attenersi alle istruzioni specifiche fornite dal

costruttore in base al tipo di generatore;

• tener giusto conto dei suggerimenti

eventualmente forniti dai precedenti

conduttori.

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Inizio del turno

In caso di più turni il conduttore entrante dovrà

controllare le registrazioni effettuate nel turno

precedente per accertare che non vi siano

anomalie e compiere un’ispezione del

generatore.

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Avviamento

Durante l’avviamento vengono sollecitate in

maniere gravosa le membrature del generatore.

Si deve considerare che:

� il ridotto tiraggio iniziale e le basse

temperature delle membrature lambite dalla

fiamma favoriscono la formazione di

incombusti;

� nel giro dei fumi è maggiore la possibilità di

depositi di fuliggine e di condensati corrosivi;

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Avviamento

� in mancanza di adeguata circolazione

dell’acqua si possono avere all’inizio

disuniformi dilatazioni delle varie membrature.

Se troppo rapide, tali dilatazioni, possono

provocare danni rilevanti o comunque gravi

quali smandrinature di tubi, sgretolamenti di

refrattari, cricche nelle pareti di forte spessore.

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Preparazione del

combustibile

Prima dell’accensione il conduttore deve

controllare e rimuovere eventuali depositi

carboniosi formatisi attorno alla bocca del

bruciatore, per cattiva combustione, verificando

in tal caso l’integrità dell’ugello e del deflettore

dell’aria comburente.

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Lavaggio della camera

di combustione

Accertato che non vi siano perdite di

combustibile, è necessario far attraversare il

percorso dei fumi da sola aria, per almeno 5

minuti, ad eliminare eventuali miscele aria-

combustibile potenzialmente esplosive.

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Accensione

Essendo la fase in cui avviene il maggior numero

di incidenti e avarie è necessario prestare la

massima attenzione.

• Nel caso di bruciatori automatici la sequenza di

accensione viene realizzata automaticamente.

• Nel caso di generatori a più bruciatori, questi

vanno accesi uno alla volta, usando per

ciascuno le proprie apparecchiature di

accensione.

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Dall’accensione alla

messa a regimeIn questa fase il conduttore deve controllare tutti i

dispositivi di sicurezza e di regolazione che non

possono essere verificati a freddo, tra cui:

- Rivelatore di fiamma

- Indicatori di livello

- Spurghi

- Chiusura e controllo valvola di scarico

- Manometro

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Funzionamento a

regime

Quando la pressione raggiunge il valore minimo

desiderato si potrà aprire, molto lentamente, la

valvola di mandata, prendendo accordi con i

reparti perché la presa di carico sia graduale.

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Funzionamento a

regime

In questa fase si dovrà regolare il volume di fuoco,

in modo che la pressione del vapore resti

costante, adeguando la portata dell’aria

comburente e del combustibile in modo da

mantenere il voluto eccesso d’aria.

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Regolazione della fiamma

Le operazioni da effettuarsi per la regolazione

della fiamma variano secondo il tipo di

combustibile e secondo il tipo di tiraggio; in ogni

caso si dovrà comunque cercare di utilizzare il

minor eccesso d’aria possibile, senza che peraltro

si abbiano formazioni di incombusti.

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Regolazione della fiammaTiraggio aspirato

Nel caso di tiraggio aspirato la regolazione della

combustione si effettuerà agendo sul tiraggio,

variando l’apertura dell’apposita serranda alla

base del camino.

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Regolazione della fiammaTiraggio aspirato

Nel caso di tiraggio aspirato con aria primaria

soffiata, la regolazione è più complessa; la

depressione necessaria in camera di combustione

è minore, tuttavia dovrà essere regolata

opportunamente in quanto l’aria primaria non è

sufficiente.

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Regolazione della fiammaTiraggio equilibrato

Nel caso di tiraggio equilibrato la regolazione è più

semplice in quanto tutta l’aria comburente, non

solo quella primaria, è soffiata.

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Regolazione della fiammaTiraggio soffiato

Nel caso di tiraggio soffiato, ossia nelle caldaie

pressurizzate, la regolazione è ancora più

semplice in quanto si deve agire solo sulle

serrande dell’aria comburente.

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Regolazione della fiammaCombustione a metano

Nella combustione a metano, la fiamma guardata

nello sfondo di una parete non rovente, deve

essere:

� azzurra trasparente, se a premiscelazione;

� con riflessi gialli rossastri se di tipo a diffusione.

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Regolazione della fiammaCombustione a metano

Con bruciatori a gas è molto importante seguire le

disposizioni del costruttore del bruciatore circa le

pressioni necessarie ed i limiti massimi e minimi,

cercando di evitare fluttuazioni di fiamma con

pericoli di spegnimento.

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Degradazione delle

caratteristiche strutturali

Tutte le apparecchiature o membrature sono

costituite da più elementi, e sono progettate per

sopportare determinate sollecitazioni che si

possono raggruppare in due categorie:

• ambientali;

• operative.

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Degradazione delle


Le sollecitazioni ambientali (agenti atmosferici,

radiazioni termiche, vibrazioni ecc.) si

manifestano parte ad unità inattive parte con le

unità un funzionamento.

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Degradazione delle


Le sollecitazioni operative sono gli sforzi ed

azioni degradanti connesse con le caratteristiche

del processo.

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Degradazione delle


Per degradazione si intende una modifica della

struttura del materiale connessa con le condizioni

di lavoro e di ambiente in cui la struttura del

materiale viene a trovarsi.

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Degradazione delle


La degradazione può avvenire ad un ritmo

normale o ad un ritmo più accelerato che

evidenzia allora fenomeni di precocità derivanti

da condizioni di esercizio del tutto anomale.

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DegradazioneAzione della Temperatura

La temperatura tende a degradare il materiale

attraverso:

- dilatazione termica

- scorrimento a caldo

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Dilatazione termica

Ogni materiale riscaldandosi dà luogo a spinte e

contrazioni in fase di raffreddamento. In caso di

geometrie complesse, la distribuzione

disuniforme dà luogo a dilatazioni impedite ed

elevate sollecitazioni che possono dar luogo a

deformazioni permanenti o rotture.

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Scorrimento a caldo

Gli acciai sollecitati a caldo subiscono una lenta

deformazione plastica funzione del tempo della

sollecitazione e della temperatura, che accelera

all’approssimarsi della rottura.

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DegradazioneAzione chimica

L’aumento della temperatura generalmente

accelera le reazioni chimiche che possono aver

luogo nella zona di contatto tra fluido e parete di

scambio termico, innescando reazioni a carattere

corrosivo.

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DegradazioneAzione dei fluidi

L’azione dei fluidi che trasportano calore si

esplica sotto forma di corrosione, erosione,

erosione-corrosione, tensiocorrosione,

corrosione a fatica, incrostazioni, insudiciamenti

e depositi.

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DegradazioneAzione dei fluidi

Le corrosioni se allineate o ravvicinate

indeboliscono notevolmente la struttura fino al

collasso. Esse si dicono:

- vaiolature, se piccole e superficiali;

- pustole, se profonde.

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DegradazioneAzioni meccaniche

Altre azioni meccaniche sono:

- Saldature

- Vibrazioni

- Lubrificazione

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Corrosione lato vapore

Le varie parti di un impianto di produzione vapore

sono soggette a diverse condizioni di

- Fase

- Pressione

- Temperatura dell’acqua

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Le superfici metalliche interessate sono

generalmente a base di

- Ferro (acciaio al carbonio più o meno legato;

materiale più diffuso)

- Rame

- Alluminio

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Il meccanismo del fenomeno corrosivo è regolato

da complesse leggi chimiche.

La sua evoluzione nel tempo dipende dalle

condizioni ambientali e dalla natura dei prodotti

della corrosione (per il ferro principalmente

magnetite F3O4).

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Lo strato di magnetite, se compatto ed aderente,

arresta il fenomeno di corrosione.

Salvo nelle zone a bassa temperatura, dove le

condizioni non sono favorevoli alla sua

formazione, la difesa della corrosione lato acqua

degli impianti è legata alle caratteristiche

protettive dello strato di magnetite.

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Le condizioni ostili alla formazione dello strato di

magnetite sono:

• presenza di scaglie di laminazione o di ruggine

o di grani di superficie;

• eccessiva alcalinità.

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Sollecitazioni termiche o meccaniche possono

indebolire localmente lo strato (pitting) e

costituire la zona catodica di una pila di

corrosione, particolarmente perforante.

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Fattori fondamentali sono:

• Influenza delle caratteristiche dell’acqua di

alimentazione

• Pitting precedente

• Fragilità caustica

• Trascinamento del vapore di sali

• Presenza di acqua, ossigeno e anidride

carbonica nel condensato.

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Corrosione lato fumi

La maggior parte dei fenomeni di corrosione lato

fumi si verifica sotto i depositi che si formano per

effetto dei componenti dei combustibili trasportati

dai gas prodotti dalla combustione.

Questi, insieme ai materiali inorganici, danno

luogo a depositi in relazione a tipo e

composizione del combustibile.

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Per uno stesso tipo di combustibile nelle varie

parti del generatore si hanno depositi di

costituzione differente in dipendenza di:

• Temperatura

• Velocità dei gas

• Variazioni di direzione

• ecc.

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La costituzione chimica e fisica dei depositi e la

loro temperatura influenzano il modello e la

velocità della corrosione, che può essere di due

tipi:

• ad elevata temperatura o non acquosa

• a bassa temperatura o acquosa

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Corrosione lato fumiAd elevata temperatura

Se i componenti del generatore sono a

temperatura superiore alla temperatura di

rugiada dei gas che li lambiscono, si parla di

corrosione ad elevata temperatura.

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Sulle superfici lato fumi soggette ad elevata

temperatura si verificano fenomeni di

ossidazione del metallo, che trovano origine nella

elevata diffusione degli ioni presenti nei fumi

negli ossidi superficiali.

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I principali tipi di alterazioni sono:

� Assottigliamento

� Corrosione

� Fatica termica

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L’assottigliamento si manifesta con una

diminuzione continua ed omogenea dello

spessore dei tubi, i quali si ricoprono di uno

strato di ossido, al di sotto del quale il metallo

mostra una superficie abbastanza uniforme.

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La corrosione vera e propria, per effetto della

quale i tubi si presentano rivestiti di ossido e di

prodotti della corrosione, al di sotto dei quali la

superficie del metallo presenta alterazioni

profonde ed attacchi localizzati con spessore

fortemente diminuito.

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Altro tipo di alterazione, non connessa alla

diminuzione di spessore, viene individuata nella

fatica termica che si manifesta sotto forma di

cricche trasversali aventi origine all’interno dei

tubi e localizzate nella parte interna dei tubi.

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La più efficacie difesa dalla corrosione lato fumi

nelle zone ad alta temperatura si ottiene

principalmente con un opportuna scelta dei

materiali.

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Corrosione lato fumiA bassa temperatura

Se i componenti del generatore sono a

temperatura inferiore alla temperatura di rugiada

dei gas che li lambiscono, si parla di corrosione a

bassa temperatura.

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Il fenomeno deriva dalla condensazione, sulle

superfici meccaniche, dei fumi contenenti

depositi di varia natura, con conseguente

formazione di depositi umidi.

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I depositi umidi danno luogo a violente pile di

corrosione, la cui azione è fortemente accelerata

dalla presenza di agenti depolarizzatori.

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Il punto di rugiada dell’acqua pura è solitamente

di circa 45°C. La presenza nei fumi di SO3 e HCl

aumenta il punto di rugiada dei fumi che perciò

condensano a temperatura maggiore.

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La situazione è notevolmente complicata dalla

presenza di sottilissime particelle allo stato solido

che, depositandosi sulla superficie, permettono

l’assorbimento fisico dell’umidità contenente

H2SO4 e HCl e ne assicurano la permanenza.

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La più efficacie difesa dalla corrosione lato fumi

nelle zone a bassa temperatura si ottiene

mediante provvedimenti di natura tecnologica e

chimica.

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Tra i provvedimenti di natura tecnologica si hanno:

• Adozione di materiali resistenti

• Innalzamento della temperatura di rugiada dei fumi

• Bypass di aria fredda

• Ricircolazione d’aria calda

• Ricircolazione dei gas e flusso combinato dei gas e

dell’aria per generatori di elevata potenza

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Tra i provvedimenti da adottare si hanno:

• In sede di esercizio il funzionamento del generatore

al mimino eccesso d’aria

• In sede di manutenzione il lavaggio periodico delle

zone a bassa temperatura

• Interventi con additivi chimici

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