INSP-CA-PROJ-2012

5/14/2018 INSP-CA-PROJ-2012 - slidepdf.com

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PROWR – Equipamentos Industriais LTDA.

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Treinamento de Inspeção:Caldeiras – Geradores de Vapor

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Estrutura da Apresentação

Projeto de Caldeiras: Parte I



Parte I – Projetos:

Tipos de caldeiras e seus componentes;Transferência de calor;

Circulação de água;

Combustão;Componentes: tubulões, tubos,coletores, distribuidores,

superaquecedores, válvulas desegurança e demais acessórios;

Tijolos e concretos refratários.



Projetos: Caldeiras



Tipos de Caldeiras

Aquotubular: Single – Drum (Um Tubulão)

Fornalha

Superaquecedor

secundário

Pré – ar

Primário

Economizador

Aletado

Tubulão

Superaquecedor

Primário

Cavidade

Pré – ar

Secundário

Evaporador

Grelha

Lavador

De

Gases

Exaustor

IDF

Chaminé

Ventilador

FDF

Alimentadores

Biomassa



Tipos de Caldeiras

Aquotubular: Bi – Drum (Dois Tubulões)

Fornalha

Pré – ar

Primário

Eco 1

Tubulão Superior

Tubulão Inferior

Pré – ar

SecundárioGrelha

Lavador

De

Gases

Exaustor

IDF

Chaminé

Ventilador

FDF

Alimentadores

Biomassa

Eco 2

Feixe TubularSuperaquecedor

secundário

Superaquecedor

Primário



Tipos de Caldeiras

Aquotubular: Tree – Drum (Três Tubulões)

FornalhaPré

–ar

Tubulão

Superior

Tubulão

InferiorGrelha

Lavador

De

Gases

Exaustor

IDF

Chaminé

Ventilador

FDF

Alimentadores

BiomassaFeixe

TubularSuperaquecedor

Tubulão

Auxiliar

Tubos de

Interligação



Tipos de Caldeiras

Flamotubular: Queima Combustíveis sólidos

Câmara de combustão

Fornalha Aquotubular

Ventilador

FDF

Feixe

Tubular

EspelhoFrontal

Espelho

Traseiro

Corpo

Casco



Tipos de Caldeiras

Flamotubular: Queima de óleo e gás.

Câmara de combustão

Chaminé

Ventilador

FDF

Feixe

TubularEspelho

Frontal

Queimador

Espelho

Traseiro

Corpo

Casco

Queimador

Chaminé



Tipos de Caldeiras

Flamotubular: Queima de óleo e gás.



Transferência de calor

Fluxo de calor crítico (CHF - Criticaly Heat Flux) descreve o limite térmico de um

fenômeno onde uma mudança de fase ocorre durante o aquecimento (tal comobolhas formando-se sobre uma superfície de metal usada para aquecer água) o qualsubitamente diminui a eficiência da transferência de calor, então causandosuperaquecimento localizado da superfície de aquecimento,à identificação da localização do fluxo de calor crítico sugere;

1) Temperatura excessiva de metais potencialmente resultando em falhas de tubo;2) Uma perda inaceitável de desempenho térmico;3) Flutuações de temperatura inaceitável que levam a falhas de fadiga térmica.

Os dados devem também ser utilizados para prever a taxa de transferência decalor ocorrendo secagem no lado de baixo (Jusante). Fenômenos do fluxo de calor

critico são menos importantes do que as taxas de transferência de calor para aavaliação de desempenho, mas são mais importantes na definição de condições de funcionamento aceitável .

Obs.: A taxa de transferência de calor por unidade de superfície ou fluxo de caloré igual ao produto da diferença de temperatura e um coeficiente de transferênciatérmica.




Fluxo Interno:

Pós FCC – Transferênciade calor.(Película)

Fluxo de Calor Crítico(FCC)

Ebulição de TransiçãoConvectiva

Ebulição nucleada

Ebulição Sub arrefecida

Transferência de calorconvectiva - Água

Transferência de calorconvectiva -Vapor

Fluxo simplificado no interior de um tubo vertical (Adaptado de Collier)

Fase única liquida

Fluxo anular

Fluxo intermediário

Fluxo de ebulição

Fase única vapor

Fluxo mistonévoa ou gotas




fluxo

de névoa

ou gotas

fluxo

anular

fluxo

intermediário

fluxo

de ebulição

Padrão de fluxo ascendente, de fluxo paralelo de vapor de

água em tubo vertical aquecido.

Tipos de Fluxo:



Circulação de água

CIRCULAÇÃO CALDEIRABI-DRUM CALDEMA

LEGENDA:

ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO

ÁGUA EBULIÇÃO - CALDEIRA

MISTURA ÁGUA / VAPOR

VAPOR SATURADO

VAPOR CONDENSADO

VAPOR SUPERAQUECIDO



Circulação de água

CIRCULAÇÃO CALDEIRAMONO-DRUM CALDEMA

LEGENDA:

ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO

ÁGUA EBULIÇÃO - CALDEIRA

MISTURA ÁGUA / VAPOR

VAPOR SATURADO

VAPOR CONDENSADO

VAPOR SUPERAQUECIDO



Combustão

Forma básica de Combustão

Para obtenção de energia por este principio é necessário oagrupamento de fatores, Ar , combustível e calor.

Fatores que influenciam na combustão

O tamanho das partículas do combustível.

(quanto menor mais facilmente se combinam com o ar.)

A umidade do combustível.

Quantidade de ar.

Quantidade de combustível. Temperatura do ar.

Relação de distribuição entre ar/combustível

http://1.bp.blogspot.com/_LdWSCC3lWx8/SUq9TyvBBrI/AAAAAAAAAHw/qQ_ZVwL5xks/s1600-h/Tri%C3%A2ngulo+do+Fogo.jpg



Combustão

Fluxograma: principais tipos de combustíveis

PrincipaisCombustíveis

Líquido

1- Álcool

2- Óleo BPF

3- Licor Negro

GasosoGases combustíveis em geral

Sólido

1- Bagaço de cana

2- Madeira

3- Carvão

4- Resíduos (Lixo)

5- Palha Arroz

6- Casca de Coco



Combustão

http://anexos/VIDEO/caldera1.exe



Combustão

Caldeira V2S:



Combustão

Caldeira VS 500:



Combustão

Caldeira ZS:



Combustão



Componentes

Tubulão Superior: Componente de ligação dos tubos do feixe, fornalha esuperaquecedor, contendo em seu interior água e vapor formado pela troca

térmica entre os gases da combustão e a água em circulação na caldeira, estecomponente contem conexões para visores de nível, válvulas, de segurança,vents, instrumentos de indicação e controle.

TAMBOR DE VAPOR CALDEIRA BIDRUM TAMBOR DE VAPOR CALDEIRA MONODRUM

NÍVEL NORMAL

NÍVELDECORTE



Componentes

Tubulão Inferior : Componente de ligação dos tubos do feixe para possibilitara circulação de água na caldeira, tem por função de acumular lama formada

pela reação dos produtos químicos com a água da caldeira.



Componentes

Feixe tubular: É um feixe de tubosinterligando os tubulões superior e

inferior, a troca de calor proveniente dacâmara de combustão se dá porconvecção.Tubos de circulação descendentes; localizados na parte traseira do feixe,

conduzem a água do tubulão de vaporpara o tubulão de água. Tubos geradores ascendentes e descendentes ; localizados na partedianteira do feixe tubular, conduzem amistura água e vapor saturado para o

tubulão de vapor.



Componentes

Fornalha: são constituídas por paredes d’água formada por tubos que estãoem contato direto com as chamas e os gases, permitindo maior taxa de

absorção de calor por radiação.

PLD ; Parede Lado Direita

PLE ; Parede Lado EsquerdaPLT ; Parede Lado FrontalPLF ; Parede Lado Traseiro



Componentes

Paredes de água- tubos tangentes.

Isolamento Térmico

Cimento Refratário

Alumínio corrugado



Componentes

Paredes de água- Tubos aletados

Isolamento Térmico

Tubo Aletado

Alumínio corrugado



Componentes

Superaquecedor: localizado no topo da câmara de combustão têm o objetivode elevar o grau de superaquecimento do vapor saturado, visando aumentar a

disponibilidade de energia contida no mesmo.São dividido em dois tipos dependendo do modo de transferência de calor dosgases de combustão.



Componentes

Superaquecedorconvectivo: são

normalmente instalados notrajeto dos gases decombustão e protegidos daincidência da chama direta,com o aumento da cargada caldeira a temperaturatende a aumentar.Transferência de calor porconvecção é altamentedependente dascaracterísticas do fluxo de

gás( ou seja, quantidade evelocidade).



Componentes

Superaquecedor radiante:são normalmente instalados

no topo da câmara decombustão, com o aumentoda carga da caldeira atemperatura tende adiminuir.

A transferência de calor porradiação é altamentedependente da temperaturados gases de combustãoproduzidos pela queima decombustível.

Superaquedor

Feixe

Tubular

Tubulão

superior



Componentes

Soprador de fuligem: São aparelhos destinados a remover a fuligemdepositada nos tubos do feixe e superaquecedor, durante a operação normal

da caldeira. Essa fuligem, ao se depositar sobre os tubos, atua como isolantedificultando a troca térmica dos tubos.Os sopradores de fuligem, também conhecidos como ramonadores, sãodivididos em fixos e retráteis e são constituídos basicamente de um tuboperfurado conectado a uma rede de vapor

Soprador RetrátilSoprador Fixo



Componentes

Soprador de fuligem retrátil : Funcionamento

Superaquedor



Componentes

Economizador: localizados na parte traseira da caldeira tem como objetivoreduzir custos operacionais ou economizar combustível, recuperando a

energia extra dos gases de combustão, seu funcionamento basicamente étransferência de calor dos gases com a superfície do tubos para pré aquecerágua de alimentação da caldeira, também reduzem o potencial de choquetérmico e fortes flutuações de temperatura da água de alimentação do tubulãoe paredes de água.

Economizador

Tubo Aletado

Tubo

Espaçamento entre aletas

Altura da Aleta

Coletor do economizador

Fluxo de Gases



Componentes

Pré aquecedor de ar tubular : localizados na parte traseira da caldeira,aproveitam a temperatura dos gases da combustão para aquecer o ar de

entrada da combustão e melhorar o processo de combustão. Isto podeaumentar a eficiência global da caldeira de 5 a 10%.

Saída

de Ar

Entrada

de Ar

Saída

de Gases

Entrada

de Gases

Gases

Pré -ar tipo gás descendente com

contracorrente de ar ascendente de únicapassagem



Componentes

Ventilador de Ar (FDF – Forced Draft Fan): Sua finalidade é de aspirar o arambiente e insufla-lo para dentro da fornalha, onde a combustão se realiza.



Componentes

Lavador de Gases: equipamento para controle de poluição do ar, tem comoprincipio de funcionamento o contato de partículas e/ou gases com o líquido de

lavagem, que é recirculado até um nível predeterminado de saturação. Aspartículas são precipitadas em tanque próprio e posteriormente tratadas oudevolvidas ao processo.



Componentes

Exaustor de Ar (IDF – Induced Draft Fan): Tem por finalidade retirar os gasesformados pela combustão, possui entrada de gás com Dampers (registros)

comandados por atuadores pneumáticos.



Componentes

Chaminé: Tem por objetivoconduzir para atmosfera osgases formados na combustão.Quando a tiragem não éefetuada por exaustores, sendoportanto do tipo natural, são as

chaminés que mantém adepressão na fornalha, portantonesta condição eles são degrande diâmetro e alturaelevada.



Componentes

Refratários: Tem por finalidade irradiar o calor não absorvido pelos tubos devolta para dentro da câmara, evitando perdas de calor para o exterior;

Isolar a câmara de combustão dos elementos estruturais e evitar que os gasesde combustão atinjam as chapas da carcaça metálica, onde se condensariam,formando ácidos corrosivos (contêm compostos de enxofre).

Placa refratária interno da fornalhaConcreto refratário externo da fornalha



Componentes

Refratários: Aplicação de refratário no interno da caldeira.



Componentes

Válvulas de segurança: É um dispositivo que deveatender de forma confiável e precisa como; Abrir a uma pressão pré-determinada Descarregar o volume previsto no

dimensionamento e na sobre pressão permitida. Fechar dentro do diferencial de alivio permitido,

com a vedação inicial.

O teste das válvulas de segurança deve ser feitoantes de colocar a caldeira em linha para tercerteza que as mesmas abram a pressõesdeterminadas.



Legislação segurança operacional

Vídeo NR 13 : Segurança operacional da FUNDACENTRO

http://anexos/VIDEO/FUNDACENTRO.VOB

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