Download - CURSO DE CENTRAIS TERMOELÉTRICAS
INTRODUÇÃO
• METODOLOGIA• TEORIA BASICA SOBRE A USINA DE MAUA• CICLO TERMICO• EQUIPAMENTOS (TURBINAS A
VAPOR,CALDEIRAS,CONDENSADOR,BC,BAC,DESAERADOR,AQUECEDORES DE AGUA,BACI, EJETOR E OUTROS)
• FLUXOGRAMAS,DIAGRAMAS• ´AULAS PRATICAS DE CAMPO• EXPLANAÇÃO DE FLUXOGRAMAS/DIAGRAMAS NA SALA
PELOS COLABORADORES• AVALIAÇÃO: CONCEITO, (BOM) E (ÓTIMO)
Diretoria TécnicaDepartamento de Geração Térmica - TGTEletronorte
UTE - AparecidaUTE - Aparecida
UTE - ElectronUTE - Electron
UTE - MauáUTE - Mauá
UHE - BalbinaUHE - Balbina
PRÓPRIA
30% do totalPIE’s
70% do total
FO
NT
E:
RD
O 0
1/0
3/2
00
7
TOTAL DE ENERGIA TÉRMICA INSTALADA DO SISTEMA MANAUS (MW)
GERAÇÃO DE ENERGIA TOTAL
• Termelétrica - 330 MW
• Hidrelétrica (Balbina) – 250 MW
• Total 43% 580 MW
• Pier 57% 769.3MW
• TOTAL 1.349.3 MW
Caldeiras 3 e 4
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS – Usina 2
Unid.Potência
Efetiva (MW)Fabricante
TurbinaCaldeira Combustível
Início operação
TV01 18,0 GE Combustion
28-VP
81.540 ton/h
Fuel Oil
OCA115/11/73
TV02 18,0 GE
TV03 50,0 GE Combustion
VU-60
228.312 ton/h
Fuel Oil
OCA101/11/78
TV04 50,0 GE
Total 136,0 -
Caldeiras 1 e 2
PLANTAS TERMOELÉTRICAS
• A produção e aproveitamento da energia mecânica para ser transformada em energia elétrica:
Substancia de trabalho• Motores de combustão internas e a explosão--- Gases
resultantes da combustão ou explosão• Hidroelétrico----água• Sistemas de vapor---água• Combustível – fornece energia química (utilizada uma só
vez)---energia térmica (vapor) e transformada em energia mecânica na turbina
• Vapor retorna ao seu estado original ( água)
GERAÇÃO DE VAPOR
• Geração de vapor é um processo físico que envolve o aquecimento da fase liquida até o ponto de ebulição na pressão desejada.
• Fonte de energia: combustíveis sólidos,líquidos ou gasosos,energia elétrica(resistores),fissão do urânio.
CICLO TÉRMICOCICLO TÉRMICO
• Ciclo térmico- quando uma substancia de trabalho(água) num sistema inicial é submetido a uma seqüência de processos e retorna ao seu estado original
EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS INTEGRANTES DO CICLO TÉRMICO
• Turbina a vapor• Condensador de vapor saturado• Poço quente de liquido saturado• Bombas de condensado• Ejetor de serviço • Aquecedores de baixa pressão 1 e 2• Desaerador • Bomba de alimentação caldeira• Aquecedores de alta pressão n. 04 e 05• Caldeira
Ciclo térmico regenerativo da Usina-II- EQUIPAMENTOS DO CICLO
• Caldeira – água ,entra como líquido comprimido e Fornece vapor superaquecido a alta pressão e temperatura ( 950 psig )
• Turbina- Recebe vapor superaquecido que transforma em energia mecânica necessária para transformação no alternador em energia elétrica na pressão de ( 63,3 kgf/cm² )
• Condensador –condensando o vapor exausto,por troca de calor indireta entre o vapor e a agua de circulação
• Poço quente – acondicionando o condensado do vapor exausto(cerca de 38ºC ,dando condições que este condensado seja succionado e recalcado pelas bombas de condensado
• Ejetor de serviço – sendo resfriado pelo condensado recalcado pelas bombas de condensado e cedendo calor do seu vapor de,elevando a temperatura do condensado para 43ºC
• Bomba de condensado - succiona agua condensado do poço quente e bombeia para o desaerador
• Aquecedores de baixa pressão 1 e 2 –recebendo vapor da 5ª e 4ª extração da turbina, elevando a temperatura do condensado
• Desaerador – Através da troca de calor direta entre o vapor da 3ª extração da turbina eleva a temperatura do condensado,alem de remover os gases não condensáveis (oxigênio e dióxido carbono)
• Bomba de alimentação caldeira- Succiona água do desaerador e bombeia para a caldeira sob alta pressão
• Aquecedores de alta pressão n. 04 e 05- Recebendo agua recalcada através das bombas de agua de alimentação caldeira, elevando a temperatura, através da trocas de calor indireta com o vapor da 1ª e 2ª extração da turbina, entrando a agua na caldeira a temperatura de 185 ºC
• Sistema de óleo combustível- conjunto de equipamentos, tanques de armazenamentos ,tanques diários tubulações ,válvulas de controles,aquecedores e bombas, fornecendo combustível para as caldeiras
• Sistema de ar e gás- fornecendo ar para a combustão na caldeira através do ventilador de tiragem forçada e extraindo os gases da caldeira através da diferença de pressão do ventilador e a diferença de densidade entre os gases da combustão e o ar atmosférico.
• Sistema de tratamento d´gua (ETA)- Conjunto de equipamentos projetados para produzir agua clarificada e agua desmineralizada.para geração de vapor nas caldeiras.
• Sistema de ar comprimido – denominados ar de serviço e ar de controle.
• Ar de serviço - não tem tratamento para eliminar impurezas.• Ar de controle- ar com tratamento utilizado para operacionalizar
as malhas de controles das unidades e para funcionamento dos instrumentos pneumáticos.
FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO
Usina Termoelétrica é um conjunto de equipamentos adequadamente dispostos
que tem por finalidade produzir energia elétrica a partir de energia térmica e
através da reação de combustão (queima de
combustíveis).
Fluxogramas do ciclo térmico
• VAPOR AUXILIAR E VAPOR PRINCIPAL
• AGUA DE ALIMENTAÇÃO E CONDENSADO
• AGUA DE CIRCULAÇÃO E REFRIGERAÇÃO
• AGUA BRUTA E AGUA DE SERVIÇO
• ÓLEO COMBUSTIVEL
• REFERVEDOR
Fluxograma # 1 e 2EXAUSTÃO
CONDENSADOR
POÇO QUENTE
EJETOR DE SERVIÇO
DESAERADOR320 ºF - 95 PSI
VÁLV. PARADA
BOMBAS DECONDENSADO
BOMBAS DE ALIMENTAÇÃOCALDEIRA
1ª EXTRAÇÃO 600ºF - 180 PSI
2ª EXTRAÇÃO 600 ºF - 80 PSI
3ª E
XT
RA
ÇÃ
O 2
80 ºF
- 25
PSI
SUPERAQUECEDOR.
CALDEIRA
AQUECEDOR DE ALTA Nº 4365 ºF - 1400 PSI
AQUECEDOR DE BAIXANº 2
280 ºF - 25 PSI
AQUECEDOR DE BAIXANº 1
200 ºF - 37 Cm Hg
1020 PSI - 905 ºF - 180.000 LB/HR
110 ºF
110 ºF
365 ºF - 1.400 PSI
4"6"
8"12"
USINA II - OPERAÇÃO
FLUXOGRAMA DO CICLO TÉRMICO UNID. 1&2
NÚCLEO DE GERÇÃO TÉRMICA AGOSTO 02
TURBO-GERADOR
8"
54 6
4ª E
XT
RA
ÇÃ
O 2
00 ºF
- 37
Cm
H
g
Água doRio Negro
27 ºC
35ºC
55ºC
CICLOTÉRMICO
REMOVEROXIGÊNIO
DISSOLVIDO
90Kg/cm2185ºC
SUPERAQUECEDORAR
ÓLEO
IGNIÇÃO
CRIAR VÁCUO NOCONDENSADORAQUECER AÁGUA DO CICLO
ÁGUA DEALIMENTAÇÃODA CALDEIRA
Diretoria Técnica Núcleo de Geração Térmica
“CICLO TÉRMICO”
EXAUSTÃO
CONDENSADOR
POÇO QUENTE
EJETOR DE SERVIÇO
DESAERADOR320 ºF - 95 PSI
VÁLV. PARADA
BOMBAS DECONDENSADO
BOMBAS DE ALIMENTAÇÃOCALDEIRA
1ª EXTRAÇÃO 600ºF - 180 PSI
2ª EXTRAÇÃO 600 ºF - 80 PSI
3ª
EX
TR
AÇ
ÃO
2
80
ºF
- 2
5 P
SI
SUPERAQUECEDOR.
CALDEIRA
AQUECEDOR DE ALTA Nº 4365 ºF - 1400 PSI
AQUECEDOR DE BAIXANº 2
280 ºF - 25 PSI
AQUECEDOR DE BAIXANº 1
200 ºF - 37 Cm Hg
1020 PSI - 905 ºF - 180.000 LB/HR
110 ºF
110 ºF
365 ºF - 1 .400 PSI
4"
6"
8"
12"
USINA II - OPERAÇÃO
FLUXOGRAMA DO CICLO TÉRMICO UNID. 1&2
NÚCLEO DE GERÇÃO TÉRMICA AGOSTO 02
TURBO-GERADOR
8"
54 6
4ª
EX
TR
AÇ
ÃO
2
00
ºF
- 3
7 C
m
H
g
Água doRio Negro
27 ºC
35ºC
55ºC
CICLOTÉRMICO
REMOVEROXIGÊNIO
DISSOLVIDO
90Kg/cm2185ºC
SUPERAQUECEDORAR
ÓLEO
IGNIÇÃO
CRIAR VÁCUO NOCONDENSADORAQUECER AÁGUA DO CICLO
ÁGUA DEALIMENTAÇÃODA CALDEIRA
CALDEIRAS
• De forma genérica,qualquer equipamento em que ocorre a evaporação de água é uma caldeira.
• NR-13 do MTb conceitua caldeira com sendo:Equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior a atmosférica,utilizando qualquer fonte de energia,excetuando-se os refervedores e equipamentos similares
Tipos de caldeiras
• FLAMOTUBULARES –Nas caldeiras flamotubulares os gases da combustão passam no interior de tubos imersos na água. Estas caldeiras são montadas na posição vertical ou horizontal,as mais comuns são as horizontais,são caldeiras que geram somente vapor saturado e são de pequenas capacidade, com produção de 5.0 a 30.0 ton. vapor saturado hora com a pressão de 20 kgf/cm². operação mais simples.poucos instrumentos.
• AQUATUBULARES- Os gases de combustão,envolvem os tubos por onde circula.internamente a agua. São unidade de grandes capacidades,projetadas para operar em medias e altas pressões,geram vapor saturado e vapor superaquecidos.
TYPE VU-60 BOILERTub.sup.
Tub.inf.
Saída de gás
Duto de ar
queimadores
Tubos bank
Parede traseira dos bank downcomers
Parede dágua
RISERS
Coletores de agua.saturado
SUPERAQUECEDOR
NARIZ
SAIDA DE GAS
TUBOS DE VAPOR
Porta de inspeção
Tubos de agua
Tijolos refratarios
Fornalha combustão
Gases result. Comb.
Tubos teto
Tubos piso
Feixes tubos bank
Painel traseiro do bank
Saída dos gases quente para chaminé
Dosagem de fosfato
superaquecedores
Saída de vapor superaquecido para turbina
Descarga da BA C
tubos da parede frontal queimadores tub. inf,
TUB. SUP.
TYPE VU-60 BOILER
Componentes de uma caldeira
• Câmara de combustão ou fornalha - é um espaço vazio hermeticamente fechada ,composta pela paredes dágua leterais, frontais,teto e piso, que são tubos que interligam o tubulão superior com o inferior e os coletores distribuidor e ocorre a geração controlada de vapor saturado( tubos geradores de vapor (risers).
• Os tubos de descidas de agua (donw-comers) são feixes tubulares (bank), onde a troca de calor ocorre somente por convecção,com os gases quentes provenientes da combustão.
• Superaquecedores – São componentes tubulares sob a forma de serpentinas, com o objetivo de criar grandes superficies de rtoca termica para elevar o grau de superaquecimento do vapor.o ganho de energia e de aproximadamente 3% para cada 60ºC de superaquecimento ( explicar funcionalidade e dessuperaquecimento do vapor).c
Componentes de uma caldeira• Tubulão superior ou de vapor – é um vaso de pressão localizado na
parte superior da caldeira,recebe agua de alimentação que será distribuída as paredes d´água para vaporização
• Internos do tubulão explicar (filtros de vapor,distribuição da agua,conexão dos transmissores,purga continua,PSV´S,proteção,tubos de
vapor)• Material de fabricação - São normalmente fabricados em aço carbono,de
médio carbono,totalmente acalmado (ASTM-A-515, A-516.• Tubulão inferior- É um vaso de pressão localizado na parte inferior da
caldeira,normalmente de dimensões menores que o superior,o tubulão inferior opera cheio de agua,alem de distribuir a agua aquecida para ser transformada em vapor nas paredes tem a finalidade principal de concentrar sólidos de densidade elevada,eventualmente contidos na agua,que são removidos através de um sistema de drenagem que se denomina extração de fundo,para facilitar a remoção da lama,o tubulão inferior tem uma leve inclinação no sentido da descarga
Componentes auxiliares de uma caldeira
• Preaquecedores de ar - são trocadores de calor que elevam a temperatura do ar para combustão aproveitando o calor dos gases residuais de queima,.A eficiência da caldeira,como um todo,aumenta cerca de 2.5% para cada 50ºC de queda na temperatura de saída dos gases.
• Tipos de - são classificados em dois grupos, os que trocam calor por contato e os de transporte de calor (tubulares e regenerativos)
• Sopradores de fuligem ou ramonadores - São equipamentos que removem a fuligem resultante da combustão que se depositam sobre os tubos da caldeira – são classificados em fixos e retrateis
Caldeiras flamotubulares e aquatubulares
PARAMETROS COMPARATIVOS FLAMOTUBULARES AQUATUBULARES
Taxa de Geração de vapor Menor Maior
Resposta a variação de carga maior menor
Pressão de operação Limitada a 25 kgf/cm² Excede a 225.65 kgf/cm²
Necessidade de tratamento de agua
menor obrigatório
Facilidade de instalação Comprada pronta Construída no local
Complexidade de projeto menor maior
Necessidade de espaço (1) menor maior
Peso com agua (1) maior menor
Custo de construção ( 1) Menor maior
Custo de manutenção (1) menor maior
Custo do vapor gerado (2) maior menor
Habilidade necessária a operação
(1) CONSIDERADAS CALDEIRAS DE PRESSÕES E CAPACIDADES SIMILARES
(2) Por unidade mássica de vapor
menor maior
Transferência de calor
• PAREDE DÁGUA – R+Cd+Cv• ZONA DE CONVECÇÃO - Cd+Cv• SUPERAQUECEDORES – R+Cd+Cv• A. A .R - Cd+Cv
Nota: R = RADIAÇÃO
Cd = CONDUÇÃO
Cv = CONVECÇÃO
TIPOS DE TROCA TÉRMICA NUMA CALDEIRA
SUPERFICIE DE TROCA DE CALOR NUMA CALDEIRARELATIVA TRANSFERENCIA E ABSORÇÃO DE CALOR
AREA DA CALDEIRA SUPERFICIE DE TRANSFERENCIA DE CALOR
SUPERFICIE DE ABSORSÃO DE CALOR
A.A.R 45% 10%
ECONOMIZADOR 5% 5%
SUPERAQUECEDOR 10% 15%
ZONA DE CONVECCÃO (BANK)
30% 20%
PAREDE D´GUA/FORNALHA
10% 50%
CLASSIFICAÇÃO GERAL DE CALDEIRAS AQUATUBULARES
CALDEIRA PSI KGF/CM²
BAIXA PRESSÃO 100 - 400 07 - 28
MEDIA PRESSÃO 401 - 800 29 - 57
ALTA PRESSÃO(ATÉ A PRESSÃO (CRITICA)
SUPERCRITICA
800 -3200
>3200
58- 225
> 225
superaquecedores
Sup.primário
Sup. secundário
Parede frontal dos queimadores (nariz)
Feixe tubular (bank)
QUEIMADORES CALDEIRAS 1 E 2
ÓLEO
VAPOR
0102
03
OLEO
ÓLEO
VAPOR
VAPOR
IGNITOR
VISOR CHAMA
DETECTOR
AR DE SELAGEM
Cilindro pneum. Avanço e retração
Queimador na placa
Ent. oleo
Retorno de óleo
ignitor
Visor frontal
DESAERADOR DE MISTURA Tanque de armazenagem
Tanque de desaeração
Entrada de condensado
Vapor saturado
suspiro
M.O.V
SUCÇÃO DA BAC
• CONPONENTES DA CALDEIRA VTF
DUTO DE AR
Soprador de fuligem rotativo
Soprador de fuligem retratil #1 e 2
TURBINA A VAPORTURBINA A VAPOR
Tampa superior
Rotor giratório
Entrada de vapor
Câmara de condensação de vapor
Roda curtis
A Fulton fabrica uma linha completa de caldeiraselétricas DBLe DB para gerar vapor de 18 a 1.530 Kg por hora,com pressão de até 300 PSI ( 21 Kg/cm² ) , paraaplicações industriais e outras
Caldeira a lenha do tipo fogo tubular com fornalha de tubos, para aumentar o rendimento e produção de vapor*fornalha conhecida como parede de água
Caldeira de recuperação para gerar 70 toneladas de vapor p/hora, pressão de trabalho de 45 kg/cm2, acoplada a uma turbina a gás natural de 30 MW.
Caldeiras recuperadoras de calor para acoplar em motogeradores e outras aplicações, desde uma capacidade de 300 até 8000 kg de vapor/hora
Sala do gerador ao lado da caldeira
EXPLOSÃO DE CALDEIRAITAUBA - MATO GROSSO
DATA: DEZEMBRO DE 1998 VITIMAS FATAIS: QUATRO PESSOAS PREJUÍZO: $ 200.000 (Duzentos mil) dólares
Motivos: - Sobre pressão - Falta de
manutenção - Operador sem
treinamento
Detalhe do gerador
EXPLOSÃO DE CALDEIRA NA REDUQUEREFINARIA DUQUE DE CAIXIASDATA: 10 DE JULHO DE 1990
VITIMAS: TRÊS PESSOAS MORTAS E 8 FERIDAS PREJUÍZO: $ 12.000.000 (Doze milhões) dólares
Motivos: - Falha na supervisão - Não seguir os procedimentos padrões
- Operador não habilitado PRODUÇÃO DE 150 T/H DE VAPOR SUPERAQUECIDO A 399ºC
PRESSÃO DE OPERAÇÃO = 42 Kgf/cm²
Foto da explosão
EXPLOSÃO DE CALDEIRA Sananduva - RS
DATA: 1986 VITIMAS FATAIS: UMA PESSOAS
Motivos: - Operador sem treinamento - Falta de manutenção e inspeção
EXPLOSÃO DE CALDEIRA DE MADEIREIRACuritiba - PR
DATA: 27/10/2000 VITIMAS: DUAS PESSOAS MORTAS E OITO FERIDAS
PERDAS: U$ 100.000,00