Caldeiras Industriais

Transcrição

1 Caldeiras Industriais

2 SUMÁRIO VAPOR 5 O QUE É VAPOR? 5 CALOR 10 QUANTIDADE DE CALOR 10 CALOR ESPECÍFICO 10 TRANSFERÊNCIA DE CALOR 11 CALOR SENSÍVEL 11 CALOR LATENTE 11 CALOR TOTAL 11 TIPOS DE VAPOR 21 VAPOR SATURADO 21 VAPOR SUPERAQUECIDO 22 UTILIZAÇÃO DO VAPOR SATURADO E SUPERAQUECIDO 23 PURGADORES 26 GOLPE DE ARIETE 51 GERAÇÃO DE VAPOR 69 CALDEIRAS 69 INTRODUÇÃO A GERADORES DE VAPOR 70 GERADORES DE VAPOR 71 CALDEIRAS FLAMOTUBULARES 77 CALDEIRAS AQUOTUBULARES 84 SUPERAQUECEDOR E REAQUECEDOR 138 SUPERAQUECEDOR DE BAIXA PRESSÃO (LPSH) 140 SUPERAQUECEDOR DE ALTA PRESSÃO HPSH) 141 ECONOMIZADOR 142

3 Vapor O QUE É VAPOR? 1.2 POR QUE SE UTILIZA O VAPOR? Transporta grandes quantidades de energia com pouca massa e, ao retornar ao estado líquido, cede essa energia ao meio que se deseja aquecer. É facilmente transportado através de tubulações, podendo percorrer grandes distâncias entre os pontos de geração e utilização.

4 VAPOR

5 VAPOR

6 O calor absorvido pela água líquida até a temperatura de ebulição é chamado de CALOR SENSÍVEL O calor adicional necessário para converter de água em vapor é chamado de CALOR LATENTE A soma do Calor Sensível e do Calor Latente corresponde ao CALOR TOTAL

7 UTILIZAÇÃO DO VAPOR SATURADO E SUPERAQUECIDO O vapor saturado é utilizado em processos de aquecimento, pois, o objetivo é aproveitar a energia térmica (calor latente / sensível / total) do mesmo. Além disso, sua geração é muito menos onerosa que a de vapor superaquecido. O vapor superaquecido é utilizado para movimentação de máquinas (turbinas, bombas, etc.), onde se deseja aproveitar a potência mecânica. Nesse caso, o vapor deve estar totalmente isento de gotículas que podem causar erosão nas aletas das turbinas.

8 PURGADORES Sua função é drenar condensado sem perder vapor. TERMOSTÁTICOS MECÂNICOS TERMODINÂMICO

9 GOLPE DE ARIETE

10 Circuito básico de vapor

11 GERADORES DE VAPOR É um aparelho térmico que produz vapor a partir do aquecimento de um fluido vaporizante. Na prática adotam-se alguns nomes, a saber: Caldeiras de Vapor: São os geradores de vapor mais simples, queimam algum tipo de combustível como fonte geradora de calor. Caldeiras de Recuperação: São aqueles geradores que não utilizam combustíveis como fonte geradora de calor, aproveitando o calor residual de processos industriais (gás de escape de motores, gás de alto forno, de turbinas, etc.). Caldeiras de Água Quente: São aqueles em que o fluido não vaporiza, sendo o mesmo aproveitado em fase líquida (calefação, processos químicos). Geradores Reatores Nucleares: São aqueles que produzem vapor utilizando como fonte de calor a energia liberada por combustíveis nucleares (urânio enriquecido).

12 CALDEIRAS DE VAPOR O mais importante gerador de vapor é a caldeira, que é, basicamente um trocador de calor que trabalha com pressão superior à pressão atmosférica, produzindo vapor a partir da energia térmica fornecida por uma fonte qualquer.

13 COMPONENTES

14 Disposição Energia empregada montagem Sustentação Circulação da água Tiragem de ar Posição dos tubos Forma dos tubos Aplicação Flamotubulares Aquatubulares Combustíveis Elétricas Recuperação Pré montadas Montadas no campo Auto-sustentadas Suspensa Mista Natural Forçada Natural Forçada Induzida Balanceada Verticais Horizontais Inclinados Retos Curvos Fixas Portáteis Locomóveis Marítimas

15

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20 Desaerador

21 Tubulão ou Tambor

22 Tubulão ou Tambor

23

24 Classificação de Caldeiras Quanto à posição dos tubos Horizontal Vertical Inclinado

25 Caldeiras Flamotubulares

26 Caldeiras Flamotubulares

27 Caldeira Flamotubular Vantagens e desvantagens das caldeiras flamotubulares As principais vantagens das caldeiras deste tipo são: custo de aquisição mais baixo; exigem pouca alvenaria; atendem bem a aumentos instantâneos de demanda de vapor. As principais desvantagens das caldeiras deste tipo são: baixo rendimento térmico; partida lenta devido ao grande volume interno de água; limitação de pressão de operação (máx. 15 kgf/cm²); capacidade de produção limitada; dificuldades para instalação de economizador, superaquecedor e pré-aquecedor.

28 Caldeiras Aquatubulares

29 Circulação de Água no Interior dos Tubos

30 Fluxo dos Gases

31 Tiragem Forçada

32 Tiragem Induzida

33 Tiragem Mista ou Balanceada

34 Caldeira Aquatubular Vantagens e desvantagens das caldeiras aquatubulares As principais vantagens das caldeiras deste tipo são: grandes pressões bar grandes produções rapidez de arranque fácil adaptação a diferentes tipos de combustível As principais desvantagens das caldeiras deste tipo são: grandes dimensões sensíveis às variações bruscas de carga grandes exigências na qualidade da água de alimentação devido à elevada pressão de funcionamento elevado custo grande complexidade de montagem

35 Comparação Aquatubular X Flamotubular

36 Pré-aquecedor de Ar

37 Economizador

38 Sistema de vapor e condensado T Automação e Controle industrial