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TTULO DA APOSTILA (1a PARTE)

ELETRONUCLEARGerncia de Treinamento - GTR.O

CALDEIRAS

NDICE

5

1. CONSIDERAES GERAIS

1.1. TERMOS LIGADOS AOS GERADORES DE VAPOR6

2. COMPONENTES CLSSICOS7

3. TIPOS DE CALDEIRA9

3.1 CALDEIRAS FLAMOTUBULARES11

3.1.1 CALDEIRAS HORIZONTAIS12

3.1.2 CALDEIRAS VERTICAIS16

3.2 CALDEIRAS AQUOTUBULARES18

3.2.1 CALDEIRAS AQUOTUBULARES DE TUBOS RETOS19

3.2.2 CALDEIRAS AQUOTUBULARES DE TUBOS CURVOS21

3.2.3 CIRCULAO DA GUA EM CALDEIRAS AQUOTUBULARES.24

3.2.4 CALDEIRAS DE CIRCULAO POSITIVA FORADA25

3.3 CALDEIRAS ELTRICAS27

3.3.1 TIPOS DE CALDEIRAS ELTRICAS28

4. FORNALHAS31

4.1 CLASSIFICAO DAS FORNALHAS31

4.2 FORNALHAS SOB SUPORTE32

4.2.1 FORNALHA DE SUPORTE ESTTICO32

4.2.2 FORNALHA DE SUPORTE MOVIMENTADO39

4.3 FORNALHA DE QUEIMA EM SUSPENSO43

4.3.1 QUEIMADORES DE COMBUSTVEIS LQUIDOS43

4.3.2 QUEIMADORES DE COMBUSTVEIS GASOSOS46

4.3.3 QUEIMADORES DE COMBUSTVEIS SLIDOS PULVERIZADOS48

5. ACESSRIOS E DISPOSITIVOS DE CALDEIRAS49

5.1 APARELHOS DE ALIMENTAO DE GUA49

5.1.1 INJETORES50

5.1.2 BOMBAS ALTERNATIVA50

5.1.3 BOMBAS CENTRFUGAS51

5.1.4 CONTROLE AUTOMTICO DE GUA DE ALIMENTAO52

5.1.4.1 APARELHO DE CONTROLE DE ALIMENTAO DE GUA LIGA- DESLIGA.52

5.1.4.2 APARELHOS DE CONTROLE DE ALIMENTAO DE GUA MODULANTE54

5.2 ALIMENTAO DE COMBUSTVEL58

5.2.1 CONTROLE AUTOMTICO DE COMBUSTO59

5.3 ALIMENTAO DE ENERGIA ELTRICA59

5.4 VISOR DE NVEL60

5.5 MANMETROS61

5.6 DISPOSITIVOS DE SEGURANA63

5.6.1 VLVULAS DE SEGURANA63

5.6.2 PROTEO E CONTROLE DE CHAMA66

5.7 DISPOSITIVOS DE CONTROLE67

5.7.1 PRESSOSTATOS67

5.7.2 CHAVE SEQNCIAL68

5.7.3 VLVULAS E TUBULAES68

5.7.4 OUTROS ACESSRIOS73

5.7.4.1 PREAQUECEDOR DE AR73

5.7.4.2 ECONOMIZADOR76

5.7.4.3 SUPERAQUECEDORES77

5.7.4.4 PURGADORES79

6. TIRAGEM80

6.1 TIRAGEM NATURAL80

6.2 TIRAGEM FORADA80

6.3 TIRAGEM MISTA OU BALANCEADA81

6.4 CONTROLE DE TIRAGEM82

6.5 CHAMIN82

7. COMBUSTO E COMBUSTVEL83

7.1 DEFINIES83

7.2 CLCULO DO AR NECESSRIO COMBUSTO - COMBUSTVEL LQUIDOS85

7.3 ESTEQUIOMETRIA DA COMBUSTO86

7.4 CONTROLE DE AR EM EXCESSO E EM FALTA87

8. GUA DE ALIMENTAO DAS CALDEIRAS88

8.1 UNIDADES ADOTADAS88

8.2 ANLISE DA GUA89

8.3 TRATAMENTOS E APARELHAGENS91

8.3.1 TRATAMENTOS EXTERNOS91

8.3.1.1 ABRANDAMENTO94

8.3.1.2 DESMINERALIZAO95

8.3.1.3 DESGASEIFICAO96

8.3.1.4 REMOO DA SLICA99

8.3.2 TRATAMENTO INTERNO99

8.4 CONSIDERAES FINAIS99

9. BIBLIOGRAFIA101

1.Consideraes Gerais

Atualmente, graas a todos os aperfeioamentos e a intensificao da produo industrial, a caldeira ocupa um lugar muito importante pois gera o vapor indispensvel a muitas atividades, no s para movimentar mquinas mas tambm para limpeza (esterilizao), aquecimento, e participao direta no processo produtivo, como matria-prima.

Alm da indstria, outras empresas, utilizam, cada vez mais vapor gerado pelas caldeiras, como por exemplo: restaurantes, hotis, hospitais, frigorficos.

Caldeira um trocador de calor que, trabalhando com presso superior presso atmosfrica, produz vapor, a partir da energia trmica fornecida por uma fonte qualquer. constituda por diversos equipamentos integrados, para permitir a obteno do maior rendimento trmico possvel e maior segurana.

Esta definio abrange todos os tipos de caldeiras, sejam as que vaporizam gua, mercrio ou outros fludos e que utilizam qualquer tipo de energia, inclusive a eltrica.

Quase sempre, a fonte produtiva de calor um combustvel especificamente utilizado com esta finalidade mas podem ser aproveitados, tambm, entre outros calores residuais de processos industriais, escape de motores Diesel ou turbinas a gs. Neste caso, o equipamento chamado "Caldeira de Recuperao".

Algumas vezes, o fludo permanece no estado lquido, apenas com temperatura elevada para ser aproveitado nos processos de aquecimento (calefao), formando, deste modo, a linha de caldeiras de gua quente.

A produo de vapor pode ser conseguida, tambm, pela absoro da energia trmica desprendida pela fisso do urnio.

O material contido neste trabalho, se refere, principalmente, s caldeiras que produzem vapor dgua, a partir de combustveis slidos ou lquidos.

Para produzir o vapor d'gua, necessrio que haja a combusto na caldeira.

Quanto mais alta a viscosidade do combustvel, mais difcil ser a sua nebulizao, ou seja, mais difcil ser a sua diviso em gotculas. O preaquecimento do leo combustvel fundamental para atingir os limites adequados de viscosidade necessrios para uma boa pulverizao.

Tendo em vista a variao de viscosidade do leo combustvel, a temperatura de aquecimento no fixa, devendo ser ajustada quando necessrio. importante salientar que esta temperatura no deve aproximar-se muito do ponto de fulgor do leo combustvel.

1.1.TERMOS LIGADOS AOS GERADORES DE VAPOR

CAPACIDADE DO GERADOR DE VAPOR

o quanto a caldeira produz de vapor, podendo ser representada por:

a) quilo de vapor ou tonelada de vapor por hora (kgv/h,.tv/h).

b) BHP - boiler horse-power, onde 1BHP ( 15,65 kg/h.

c) Quilo de vapor por metro quadrado (kgv/m2 )de superfcie de aquecimento.

SUPERFCIE DE AQUECIMENTO

a rea de tubulao (placa metlica) que recebe o calor dos gases quentes responsvel por vaporizar a gua (m2).

CALOR TIL

a parcela de calor produzida pelo combustvel que se transferiu para a gua formando vapor.

EFICINCIA TRMICA

a relao entre o calor til e o contedo trmico total do combustvel queimado.

(T

= vazo em massa de vapor fornecido, vazo em massa de combustvel (kg/h).

hvs, hve = entalpia do vapor de sada, entrada (kJ/kg)

PCI = poder calorfico inferior do combustvel queimado (kJ/kg).

2.COMPONENTES CLSSICOS

Atualmente os geradores de vapor de grande porte so constitudos de uma associao de componentes, de maneira a constiturem um aparelho complexo, principalmente quando destinados a queima de combustvel slidos que incluem superaquecedores, economizadores, praquecedores de ar, captadores de fuligem, extratores mecnicos de cinza, e outros. As unidades menores destinadas a gerar vapor de calefao em pequenas e mdias indstrias dispensam a quase totalidade dos componentes citados anteriormente. Assim sendo, os componentes clssicos das caldeiras so listados a seguir, com a ressalva que nem todos os componentes abaixo, necessariamente, fazem parte de todos os geradores de vapor.

A. CinzeiroLugar onde depositam as cinzas e ou eventualmente restos de combustveis que atravessam o suporte de queima sem completarem sua combusto.

B. FornalhaLocal onde se instala a incio do processo de queima, seja para a queima de combustveis slidos, lquidos ou gasosos.

C. Cmara de combusto

Volume onde se deve extinguir toda a matria combustvel antes dos produtos de combusto atingirem e penetrarem no feixe de absoro do calor por conveco. Esta cmara por vezes se confunde com a prpria fornalha dela fazendo parte, Outras vezes separa-se completamente. A cmara de combusto pode ser constituda pela prpria alvenaria refratria, ou revestida de tubos (parede de gua), ou integralmente irradiada.

D. Caldeira de vapor

Corresponde ao vaso fechado, presso, com tubos, contendo a gua no seu interior, que ao receber calor se transforma em vapor

E. Superaquecedor

Responsvel pela elevao da temperatura do vapor saturado gerado na caldeira. Todo o vapor ao passar por este aparelho se superaquece.

F. Economizador

Onde a temperatura da gua de alimentao sofre elevao, aproveitando o calor sensvel residual dos gases da combusto, antes de serem eliminados pela chamin.

G. Aquecedor de ar

Tambm conhecido como pr-aquecedor de ar, cuja funo aquecer o ar de combusto para a seguir introduzi-lo na fornalha, graas ao aproveitamento do calor sensvel dos gases da combusto.

H. Canais de gases

So trechos intermedirios ou finais de circulao dos gases de combusto at a chamin. Estes canais podem ser de alvenaria ou de chapas de ao conforme a temperatura dos gases que neles circulam.

I. Chamin

a parte que garante a circulao dos gases quentes da combusto atravs de todo o sistema pelo chamado efeito de tiragem. Quando a tiragem, porm, promovida por ventilador exaustor, sua funo se resume no dirigir os gases da combusto para a atmosfera. Neste caso se diz que a tiragem induzida. A circulao dos gases tambm poder ser assegurada por um ventilador soprador de ar de combusto com presso suficiente para vencer toda a perda de carga do circuito. Neste exemplo, a tiragem se diz forada.

Tomando por base a unidade mais complexa, a figura 2.1 permite identificar os componentes clssicos e o princpio de funcionamento da instalao.

Princpio de funcionamento de uma unidade complexa com fornalha para queima de lenhas em toras

Fig.2.1

3.TIPOS DE CALDEIRAS

Existem diversas formas para se classificar as caldeiras. Por exemplo, elas podem ser classificadas sob os seguintes aspectos:

Quanto Localizao gua-Gases:

A) Flamotubulares

Verticais

Horizontais

Fornalhas corrugadas

Traseira seca

Traseira molhada

Observao: Todos os tipos acima com 1,2 ou 3 passes.

B) Aquotubulares