Dagoberto Cssio da Silva

CEFET-MG CAMPUS VIII

Modificao e ampliao do material do prof. Dr. Marcelo Jos Pirani (UFBA).

NOES GERAIS SOBRE CALDEIRAS

Geradores de Vapor (Boilers)Aparelhos trmicos destinados a produzir e acumular vapor sobre presso superior a atmosfrica, utilizando para isso qualquer fonte de energia.

Gerador de Vapor ou CaldeiraGerador de Vapor ou Caldeira um trocador de calor que produz vapor a partir da energia trmica obtida com a queima de um combustvel. constitudo, basicamente, por um vaso fechado sob presso, no qual se introduz gua lquida que se transforma em vapor saturado ou superaquecido ao receber o calor da combusto.

Histrico das Caldeiras

Configuraes de Cmaras traseiras de Reverso

Configurao de Caldeira Cornulia

Caldeira Cornovaglia/Cornulia

Configuraes de Caldeiras Lancashire

Caldeira Lancashire

Caldeira Aquatubular de Tubulo Longitudinal e Feixe de Tubos Inclinados

Caldeira Aquatubular de Tubulo Transversal e feixe de Tubos Inclinados

Caldeira Aquatubular Stirling de Tubos Curvos

ClassificaoDe maneira geral, as caldeiras industriais, podem ser classificadas em trs grupos: Caldeiras flamotubulares Caldeiras aquatubulares Caldeiras eltricas

Caldeiras FlamotubularesSo aquelas nas quais os gases resultantes da queima de um combustvel circula por dentro dos tubos, fornecendo calor para a gua que est circulando pelo lado de fora dos tubos. So caldeiras largamente utilizadas em indstrias, hotis, hospitais, muito simples de serem instaladas e operadas, com pequena capacidade de produo de vapor.

Caldeiras AquatubularesSo aquelas nas quais os gases da combusto circulam por fora e a gua por dentro dos tubos, onde transformada em vapor. So empregadas nas centrais termeltricas e indstrias que consomem grandes quantidades de vapor, j que a taxa de produo de vapor por rea de troca de calor bem maior do que a das caldeiras flamotubulares. Para dar uma idia de ordem de grandeza, as caldeiras flamotubulares modernas podem produzir cerca de 60 Kg de vapor / m2 , enquanto que as caldeiras aquatubulares podem produzir cerca de 250 Kg de vapor / m2.

Caldeiras EltricasBasicamente, uma caldeira eltrica constituda de um vaso de presso no sujeito chama, um sistema de aquecimento eltrico e um sistema de alimentao de gua. O rendimento desses equipamentos muito alto, variando na faixa de 95 a 99,5%. So utilizados, basicamente, dois tipos de caldeiras eltricas: caldeiras eltricas a resistores e caldeiras eltricas a eletrodos.

Caldeira Flamotubular 3 passes

Caldeira Flamotubular ou FogotubularVantagens Atendem a aumentos instantneos na demanda de vapor, pois possuem grande volume de gua; Possui custo relativamente menor; Construo fcil, sendo totalmente pr-fabricada;

Fcil operao; No exige tratamento muito apurado da gua de alimentao; Normalmente necessitam de pouca ou nenhuma alvenaria; Fcil limpeza da fuligem nos feixes de tubos; Fcil substituio de tubos.

Caldeira Flamotubular ou FogotubularDesvantagens Partida lenta devido ao grande volume de gua; Limitada quanto capacidade de presso; Ocupam muito espao com relao rea de aquecimento; Circulao natural de gua deficiente; Grande peso por metro quadrado de superfcie de aquecimento; Dificuldade de adaptao de equipamentos, tais como superaquecedor, economizador e preaquecedor de ar.

Cald. Fogotubular c/ Reverso de Chama

Caldeira Fogotubular Vertical - Fornalha Interna

Caldeira Vertical para queima de lenha F.I.

Caldeira Fogotubular Vertical - Fornalha Externa (para combustveis de baixo PCI)

Caldeira Fogotubular Compacta

Caldeiras Fogotubulares

Caldeira Fogotubular de 3 passes Tr. S.

Caldeira Fogotubular de 4 Passes para Queima de Gs Natural

Arranjo de duas caldeiras

Arranjo de caldeiras Fogotubulares

Arranjo de caldeiras Fogotubulares

Caldeira Mista

Caldeira Aquatubular

Caldeira Aquatubular

Caldeira Aquatubular

Caldeira Aquatubular

Caldeira Aquatubular

Caldeira Aquatubular

Caldeira Aquatubular

Caldeira Aquatubular Vertical de Tubulo transversal e Grelha inclinada.

Caldeira Aquatubular p/ queima de lenha em toras

Caldeira Aquatubular para queima de lenha

Caldeira Aquatubular p/ queima de lenha em toras

Caldeira Aquatubular para queima de lenha em grelha inclinada

Caldeira Aquatubular para queima de biomassa em grelha inclinada

Caldeira Aquatubular e Sistema de Controle de Emisses

Caldeira Mista

Caldeira Mista para queima de lenha e cavacos

Caldeira Mista para queima de combustvel slido granulado sobre grelha

Caldeira de Recuperao (HRSG)

Caldeira Aquatubular

Caldeira AquatubularCaldeira de Recuperao sem queima suplementar

Caldeira AquatubularCaldeira de Recuperao - Tubos Aletados

Caldeira AquatubularCaldeira de Recuperao - Tubos Aletados

Caldeira AquatubularCaldeira de Recuperao - Tubules

Caldeira AquatubularCaldeira de Recuperao - Tubulo

Caldeira AquatubularVantagens Trabalha a mdia e altas presses; Elevada capacidade de gerao de vapor; Partida rpida devido ao pequeno volume de gua relativo superfcie de aquecimento;

Ocupam pouco espao com relao capacidade de produo obtida; Apresentam facilidades de adaptao de equipamentos, tais como superaquecedor, economizador e pre-aquecedor de ar; Apresentam a possibilidade de colocao de tubos de gua nas paredes da fornalha, que, alm de protegerem e diminurem os refratrios, auxiliam na produo de vapor; Possuem grande flexibilidade de operao.

Caldeira AquatubularDesvantagens Exigem pessoal altamente qualificado para sua operao; Exigem tratamento de gua adequado e rigoroso; Tem pouca capacidade no que diz respeito demanda, devido ao, relativamente, pequeno volume de gua;

So de construo mais complexa que as flamotubulares; So de preo elevado.

Caldeira Eltrica a Resistores

Caldeira Eltrica a Eletrodos Jateados

Caldeira Eltrica a Eletrodos Submersos

Outras ClassificaesQuanto fora motriz de circulao do fluido de trabalho Circulao natural; Circulao forada; De passe nico (monotubular)

Outras ClassificaesQuanto fora motriz de circulao do fluido de trabalho

gua

Vapor Saturado Calor

Bomba

Outras ClassificaesQuanto ao nvel de Presso Baixa e mdia presso....... Alta presso......................... Presso super alta ............ Presso super crtica.......... - Presso ultra super crtica.. Presso deslizante.............. < 100bar 100 a 170bar >170 a 221bar >221bar > 280 bar; > 620 C Presso varivel

Outras ClassificaesQuanto ao tipo de combustvel ou fonte de calor Combustveis slidos como carvo mineral, biomassa e resduos slidos urbanos;

Combustveis lquidos como leo combustvel e leo diesel; Combustveis gasosos como gs natural, gs de processo e calor residual.

Outras ClassificaesQuanto ao tecnologia da combusto De grelha fixa e ou grelha rotativa, para queima de biomassa ou resduos agro-industriais em caldeiras de pequeno porte; De queima em suspenso, para queima de combustvel slido pulverizado, leo combustvel e gs natural; Leito fluidizado (borbulhante ou circulante), para queima de combustveis slidos em geral. No Brasil esta tecnologia utilizada para a queima de resduos de cortia de rvores na indstria de papel e celulose.

Outras ClassificaesQuanto a tecnologia da combusto

Outras ClassificaesQuanto ao processo de tiragem do ar e gases de combusto Tiragem natural, criada por efeito exclusivo da chamin; Tiragem forada, exercida por sopradores na entrada da fornalha; Tiragem induzida, garantida por ventiladores de exausto que geram uma presso ligeiramente negativa no interior da fornalha; Tiragem balanceada, como resultado da combinao de tiragem forada com tiragem induzida.

Outras ClassificaesQuanto ao processo de tiragem do ar e gases de combusto

Outras ClassificaesQuanto disposio da fornalha e superfcie de aquecimento

Principais Componentes Fornalha Local destinado queima do combustvel, onde o calor gerado atravs de reaes de combusto. O combustvel pode ser slido, lquido ou gasoso.

Fornalha

Principais ComponentesTubulo

Fornalha

Principais Componentes

Fornalha

Principais Componentes Tambor de Vapor (Tubulo) Vaso fechado sob presso contendo gua que ser transformada em vapor

Tambor de Vapor - TubuloTubulo

Tambor de Vapor - Tubulo

Tambor de Vapor - Tubulo

Tambor de Vapor - Tubulo

Suspenso do Tubulo

Portas de visita

Tambor de Vapor - Tubulo

Queimador

Heavy Duty Burner

Principais Componentes Superaquecedor Consiste de um ou mais feixes tubulares inseridos na fornalha da caldeira, destinados a obteno de vapor superaquecido a partir de vapor saturado. Radiante

Principais Componentes

Superaquecedor

Superaquecedor

Principais Componentes Economizador Trocador de calor constitudo por feixe de tubos que aquece a gua de alimentao utilizando o calor residual dos gases de combusto

Principais ComponentesEconomizador

Economizador

Principais Componentes Pr-aquecedor de ar Trocador de calor cuja finalidade aquecer o ar que ser utilizado na queima do combustvel, aproveitando o calor restante dos gases de combusto. Chamin Componente que tem a funo de retirar os gases da instalao lanando-os na atmosfera, realizando assim a tiragem dos gases.

Principais ComponentesChamin Pr-aquecedor de ar

Diferentes tipos de arranjos dos praquecedores de ar.

Pr-aquecedor de Ar Regenerativo do

tipo Placa Rotativa

Preaquecedor de ar Regenerativo de Placa Estacionria. 1 caixa exterior, 2 placas, 3 placas da regio inferior de temperatura, 4 conduto de ar rotativo, 5 condutos de gs da chamin, 6 , 7 acionador, 8 motor e aparelhos do acionador, 9 entrada de ar, 10 sada de gs.

Principais Componentes Grelhas Componentes utilizados para amparar o material dentro da fornalha. Cinzeiro Local de deposio das cinzas e restos de combustvel que caem da fornalha.

Principais Componentes Grelha rotativa

Grelha

Principais Componentes

Dois tipos de paredes dgua

Caldeira radiante para queima de carvo pulverizado.

Mtodos de queima do carvo pulverizado. A- sistema de chama longa, B- sistema lateral, C- queima tangencial ou em corner, Dqueima tangencial com queimadores basculantes, usado para cargas variveis, E- fornalha ciclone.

Sistema de monitoramento da chamin

Caldeiras de leito fluidizado

Configuraes de fornalhas de leito fluidizado

A- leito fixo, B- leito pseudo-fluidizado, C- leito borbulhante, D- leito circulante, 1- combustvel, 2- injeo de ar e 3- gases.

Caldeira de Leito Borbulhante - Suspensa

Caldeira de leito borbulhante Fixa na base

Caldeira de leito fluidizado circulante

Esquema de fornalha de leito fluidizado circulante pressurizado1- para disposio do carvo, 2- para o tubulo de vapor, 3- gua de circulao, 4- ar fluidizante, 5- reciclo quente, 6- passagem de gs, 7- ar primrio, 8- calcrio modo, 9-carvo, 10- ar secundrio, 11- para conexo com a caldeira e remoo de particulado.

Caldeiras Monotubulares

Configuraes de caldeiras monotubulares

Configuraes de caldeiras monotubulares

Esquema comparativo entre uma caldeira aquatubular de circulao natural e uma caldeira monotubular tipo Benson.

A- economizador, B- evaporador, C- superaquecedor

Diferentes sistemas de queima para as caldeiras tipo Benson

A- tangencial, B- frontal, C- oposto, D- de cantos, E- quatro paredes, F- slag tap e G- injeo descendente.