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ContedoNoes bsicas sobre caldeiras Tipos de combustvel para caldeiras Carvo Fuel Gs Desperdcios como combustvel Que combustvel escolher ? Caldeiras flamo tubulares horizontais Caldeira "Lancashire" Caldeira econmica Caldeira compacta Caldeira de chama invertida Limites de presso e produo das caldeiras de corpo pressurizado Limites de presso Limites de produo Caldeiras de tubos de gua Variantes da caldeira de tubos de gua Caldeira de ebulidor longitudinal Caldeira de ebulidor cruzado Caldeira de tubos curvos ou caldeira "Stirling" Vapor sobreaquecido Produo das caldeiras Produo 'De ... at' ("from and at rating") Exemplo Produo em kW Potncia da caldeira em cavalos (BoHP) Eficincia da caldeira Eficincia e carga da caldeira Eficincia da combusto A eficincia comea no tanque de alimentao da caldeira 3 5 5 5 6 6 6 7 8 10 12 13 14 14 15 16 17 18 19 20 21 22 22 23 24 24 25 25 25 26

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Acessrios da caldeira e sua montagem Chapa de identificao da caldeira Vlvulas de segurana Normas sobre vlvulas de segurana Vlvulas de passagem para caldeiras Vlvulas de reteno para caldeiras Vlvulas de purga de fundo Manmetro Visores de nvel e acessrios Proteco do visor de nvel Manuteno Cmaras de controlo de nvel Controlos de nvel internos Eliminadores de ar e quebra-vcuo Colectores de vapor Sadas de vapor Arrastamento de gua Aquecimento Evitar que uma caldeira pressurize outra Normas Garantir uma correcta distribuio de vapor Informaes adicionais Apendice 1 - Tabelas de vapor Apendice 2 - Tabelas de converso

27 27 28 29 29 30 31 32 34 34 35 36 38 39 40 43 43 43 45 46 47 48 49 52

Nota: Aconselhamos os leitores a seguirem a legislao local e a ter em considerao as normas internacionais.

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Noes bsicas sobre caldeirasAs caldeiras so a pea mais importante do circuito de vapor pois nela que o vapor inicialmente produzido. Pode-se definir a caldeira como um recipiente no qual a energia de um combustvel transferida para um lquido. No caso do vapor saturado, a energia tambm usada para a mudana de estado lquido em vapor. A casa da caldeira sempre necessitou de grande superviso humana de forma a garantir um nvel de segurana aceitvel. Actualmente, para atender aos critrios de rentabilidade, exigese uma adaptao constante da produo s nessecidades. Isto pode significar em alguns casos o funcionamento contnuo da caldeira, ou noutros casos, ser desligada por longos ou curtos perodos. Em ambos os casos, a tecnologia contempornea permite que o tcnico escolha com confiana o regime para a caldeira que melhor se adapta sua aplicao, com sistemas de controlo que garantam um grau de eficincia, integridade e segurana adequados. A caldeira com frequncia o equipamento de maiores dimenses do circuito de vapor. Pode variar de tamanho conforme a aplicao a que se destina. Em instalaes de grandes dimenses em que existem cargas de vapor variveis, normalmente so utilizadas vrias caldeiras em paralelo.

Vlvula de segurana

Vlvula "crown"

Queimador Tubo da fornalha

Fig. 1 Uma caldeira tpica

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Actualmente existem caldeiras de todos os tamanhos adequadas a grandes e pequenas aplicaes. Quando necessria mais de uma caldeira para satisfazer os consumos, torna-se economicamente mais vantajoso centralizar todas as caldeiras num s local, reduzindo assim significativamente os custos de instalao e de operao. Por exemplo, a centralizao tem os seguintes benefcios em comparao com as caldeiras dispersas: Escolha do combustvel e da tarifa. A duplicao de equipamentos reduz os custos com os sobressalentes. Facilidade em implementar a recuperao de calor para maior poupana. Reduo da superviso manual, libertando mo de obra para outras tarefas. Dimensionamento da casa da caldeira mais economico para satisfazer necessidades diversificadas. Facilidade de controlo e superviso das emisses de exausto. Regras de segurana e eficincia facilmente monitorizadas e controladas. H regras rigorosas que tm de ser seguidas ao operar uma caldeira. Lembre-se que uma caldeira de vapor um recipiente pressurizado que contem gua em ebulio a temperaturas superiores a 100C. Por este motivo, existem normas e dispositivos de segurana e so necessrias frequentes inspeces caldeira para averiguar o estado fsico da mesma. O tema da segurana da caldeira ser abordado noutra seco.

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Tipos de combustvel para caldeirasCarvo, fuel e gs so os trs tipos de combustvel mais utilizados em caldeiras de vapor. No entanto, tambm se utilizam desperdcios industriais, assim como electricidade. O fuel ainda o mais utilizado, dependendo normalmente a escolha do preo de cada combustvel. Carvo Carvo o termo genrico dado familia dos combustveis slidos com alto contedo de carbono. H vrios tipos de carvo dentro desta familia, dependendo do estdio de formao do carvo e da quantidade de carbono que contem. Este estadios so: Turfa. Lenhite ou carves castanhos. Betuminoso. Semi-betuminoso. Antracite. Como combustvel para caldeiras, o betuminoso e a antracite tendem a ser os mais utilizados. A queima de 1 kg de carvo pode produzir at cerca de 8 kg de vapor. Fuel O fuel para caldeiras criado a partir de resduos do crude aps ser destilado para produzir combustveis leves como leos lubrificantes, parafina, querosene, gasleo e gasolina. H vrias qualidades disponveis, cada um adequado para diferentes classes de caldeiras: Classe D: Gasolina. Classe E: Fuel leve. Classe F: Fuel mdio. Classe G: Fuel pesado. 1kg de fuel pode produzir at 15 kg de vapor e 1 litro de fuel at 14 kg de vapor. Em pequenas caldeiras aceitvel uma produo de 13.5 Kg de vapor por Kg de fuel.

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Gs

O gs um tipo de combustvel onde se consegue uma boa combusto com pouco excesso de ar. Os gases combustveis esto disponveis sob duas formas: Gs natural. Produzido (naturalmente) no subsolo. Utiliza-se no seu estado natural, aps a remoo das impurezas e contm metano, na sua forma mais comum. Gases de petrleo liquefeitos (GPL). So gases produzidos a partir da refinao do petrleo e so depois armazenados no estado lquido, sob presso, at serem utilizados. As formas mais comuns de GPL so o propano e o butano. 1 Therm de gs produz aproximadamente 42 kg de vapor numa caldeira a uma presso de 10 bar m, com uma eficincia global de 80%.

Desperdcios como combustvel

Os desperdcios so muitas vezes uma fonte de energia econmica para caldeiras. As caldeiras alimentadas com desperdcios queimavam sub-produtos tais como aparas de madeira ou leo usado. Com a legislao actualmente em vigor torna-se mais difcil as caldeiras cumprirem as rigorosas normas sobre emisses. Hoje em dia mais frequente a queima de desperdcios como auxiliar de uma queima principal a gs. Um exemplo a incineradora de um hospital em que os gases quentes so utilizados como fonte de energia para produo de vapor, ou como parte de um processo de cogerao. A escolha do combustvel a utilizar para alimentar a caldeira depende em larga escala do preo de cada tipo de combustvel. Existem caldeiras que queimam apenas um dos combustveis acima indicados e outras que utilizam dois tipos de combustvel alternadamente (fuel ou gs). Este mtodo eficaz se o operador escolhe alternar dois combustveis de acordo com o preo actual. Hoje em dia, por razes ambientais, comum as ver caldeiras que trabalham normalmente a gs, sendo o fuel ou gasleo uma alternativa a uma eventual falha de abastecimento.

Que combustvel escolher?

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Caldeiras flamo tubulares horizontaisAs caldeiras flamo tubulares horizontais que funcionam pela passagem de calor atravs dos tubos no interior da caldeira, que por sua vez transferem o calor gua da caldeira que os rodeia. H vrias combinaes diferentes de disposio de tubos nas caldeiras flamo tubulares horizontais, nomeadamente em relao ao nmero de "passagens" que o calor do queimador da caldeira faz at ser descarregado. A Figura 2 mostra um modelo tpico de caldeira com uma configurao de duas passagens. A Figura 2 e a Figure 2a mostram tambm os dois mtodos em que o calor da fornalha revertido para fazer uma segunda passagem. A Figura 2 mostra uma caldeira seca na retaguarda em que o fluxo de calor revertido por uma cmara de reverso revestida a refractrio no altar da caldeira. Um mtodo mais eficiente de reverter o fluxo de calor com uma cmara de reverso submersa, como se v na Figura 2a. A cmara de reverso est inteiramente dentro da gua da caldeira, o que permite uma maior rea de transferncia de calor, transferindo o calor para a gua da caldeira no ponto em que a fornalha est mais quente - na extremidade da parede da cmara. importante ter em ateno que a combusto de gases deve ser arrefecida a pelo menos 420C nas caldeiras de ao de espelhos planos e a 470C nas caldeiras de ao aloi, antes da cmara de reverso. Se a temperatura for excessiva causar sobreaquecimento e pode fracturar os espelhos. Estas limitaes sero tidas em conta pelo fabricante da caldeira ao conceber a caldeira. H vrios modelos de caldeiras flamo tubulares horizontais que vamos agora analisar mais detalhadamente.

Sada de gases 2 passagem

Sada de gases 2 passagem

Tubo da fornalha

1 passagem

Tubo da fornalha

1 passagem

Cmara de reverso seca

Cmara de reverso submersa

Fig. 2 Caldeiras com cmara de reverso seca

Fig. 2a Caldeiras com cmara de reverso submersa 7

Caldeira Lancashire

A caldeira "Lancashire" concebida em 1844 por Sir William Fairbairn a partir da caldeira "Cornish" de uma passagem de Trevithick. Era uma caldeira de tubos de fumo. J no se utilizam h muito tempo e pensa-se que poucas existiro ainda, se que ainda existe alguma no mundo inteiro.

Entre 5 - 10 metros de comprimento

Terceira passagem

Terceira passagem

Tubo da fornalha Passagem inferior

Primeira passagem Segunda passagem

Entre 2 - 3 metros de dimetro

Passagem inferior

Fig. 3 Cal