Caldeiras1

Projecto de Sistemas Energéticos 12007

Caldeiras

Notas das aulas da disciplinade

PROJECTO DE SISTEMAS ENERGÉTICOS


Geradores com câmara de combustãoCaldeiras

Tipo de combustível• sólido, líquido, gasoso, misto

Fluido quente• ar quente, água, vapor, óleo térmico

Permutador: • produtos combustão/fluido térmico – gastubular• fluido térmico/produtos da combustão - aquotubular

Equipamento/sistema de queima• grelhas, pulverizadores, leito fluidizado,

queimadores/injectoresModo de circulação do fluido térmico no gerador• natural, forçada


Geradores com câmara de combustãoCaldeiras

Fonte de calor– combustão directa ou aproveitamento de gases

de escape de um motor de combustão internaPosição da câmara de combustão– interior ou exterior

Forma e posição dos tubos no interior do gerador– rectos, angulares, serpentina, direitos, inclinados,

verticaisMateriais de construção– aço, cobre, ferro fundido, ligas especiais,

refractários, lã mineral, alumínioLocalização– fixa ou móvel


Caldeira gastubular

Caldeira gastubular ou tubo de fogo– tubo de fogo– passagem dos produtos de

combustão pelos tubos– forma cilíndrica com tampos

planos – fluido térmico à volta dos

tubos e do tubo de fogo– câmara de inversão com

espelho– grande volume de fluido

térmico


Caldeira gastubular


Caldeira gastubular

Vantagens– são compactos– formato padrão»» tempo

de fabrico reduzido– fácil limpeza– fácil substituição dos

tubos– pouco sensível a

oscilações da carga»»ideal para períodos de pontas

– baratas para gamas de produção até 18 ton/h

Desvantagens– lentidão no arranque – funcionamento para

baixas e médias pressões– baixa/média produção de

fluido térmico– necessidade de 2 ou 3

queimadores p/ maiores produções e pressões


Campo de operação das caldeiras gastubulares

Aplicações: pequenas e médias unidades industriais , aquecimento de edifícios públicos e particularesPressão máxima: – 12 a 13 bar com 1 tubo de fogo– 26 a 27 bar com 2 tubos de fogo– aproximadamente 30 bar com 3 tubos de fogo

Temperatura máxima– vapor sobreaquecido até cerca de 420 oC

Produção máxima e carga térmica:14 ton/h vapor , para 1 tubo de fogo; a que corresponde uma carga

térmica (CT) no tubo de fogo de cerca de 10,5 MW (Nota: CT=B*PCI)– carga térmica por superfície de aquecimento: 27,9 a 34,9 kW/m2

– produção por superfície de aquecimento: 40 a 50 kg/m2

Temperatura de saída dos produtos combustão da caldeira: - Fuel óleo » 180 a 200 oC- Gás natural » 80 a 100 ºC


Caldeira aquotubular

Caldeira aquotubular– fluido térmico dentro dos

tubos– feixe de tubos ligados a

cilindros inferiores e a um superior , chamado barrilete

– produtos de combustão na área de passagem entre as paredes de tubos

– inversão dos gases em zona de interrupção de uma das paredes

– pequeno volume de fluido quente


Instalação com caldeira aquotubular



Desvantagens– grandes dimensões – sensíveis às variações

bruscas de carga – grandes exigências na

qualidade da água de alimentação devido àelevada pressão de funcionamento

– elevado custo– grande complexidade de

montagem

Vantagens– grandes pressões

• P » 50 - 165 bar– grandes produções

• M » 40 - 150 ton/h– rapidez de arranque– fácil adaptação a

diferentes tipos de combustível


Campo de operações das caldeiras aquotubulares

Aplicação: unidades industriais de maior dimensão diversas , centrais termoeléctricas, caldeiras de óleo térmicoGama de pressão :

– Até cerca de 120 bar » circulação natural– Acima de 120 bar » circulação forçada: com 1 ou 2 bombas– Até próximo da pressão crítica » circulação forçada (normalmente 1 só passagem -

monotubularesProdução máxima e carga térmica:

– produção: para médias pressões (60 a 100 bar) » 40 a 50 ton/h– carga térmica/volume da câmara de combustão:

• 0,23 a 0,93 MW/m3 (caldeiras terrestres); • 1,16 MW/m3 (caldeiras marítimas)• Em função do nº de queimadores:

– 0,4 a 0,7 MW/m3 » 1 queimador– 0,9 a 1,1 MW/m3 » 2 queimadores

Temperatura de saída dos produtos da combustão da caldeira: - Fuel óleo » 180 a 200 oC- Gás natural » 80 a 100 ºC


Caldeiras de termofluidoPara temperatura do fluido até cerca de 350 ºC à pressão atmosféricaConstrução semelhante às caldeiras aquotubular- produtos da combustão - 1 só passagem

Posição dos tubos de termofluido:– Circular/espiral – câmara de combustão rectangular/tubular

Temperatura de saída dos produtos de combustão: T>250 oCCarga térmica por superfície de aquecimento:– câmara de combustão rectangular :

• 100 a 175 kW/m2 (0,3 a 0,8 MW/m3) »– velocidade de circulação dos gases 3,5 m/s

– combustão circular: 259 a 350 kW/m2 (1,1 a 1,56 MW/m3) »– velocidade de circulação dos gases 3,5 a 4,2 m/s


Caldeiras de termofluido


Caldeiras de termofluido

Vantagens da caldeira de termofluido:Não requer tratamento do fluido térmicoNão há condensados Operação automáticaUso económico para aquecimento e arrefecimentoNão apresenta problemas de corrosãoUma unidade é capaz de servir, ao mesmo tempo, diferentes utilizadores a diferentes temperaturas

Áreas de aplicação:Indústria químicaIndústria de plásticos e borrachasIndústria da madeiraIndustria têxtilIndústria alimentar


Parâmetros de selecção

• Pressão máxima do fluido de trabalho• Temperatura máxima do fluido de trabalho• Produção máxima (Caudal máximo)• Potência requerida• Regime de funcionamento• Espaço disponível• Com ou sem câmara de combustão• Tipo de combustível• Com ou sem economizador associado


Normas sobre fabrico de caldeiras gastubulares

CEN EN 12953-1:2002

Shell boilers – Part 1: General C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12953-2:2002

Shell boilers – Part 2: Materials for pressure parts of boilers and accessories

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12953-3:2002

Shell boilers – Part 3: design and calculation for pressure parts

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12953-4:2002

Shell boilers – Part 4: Workmanship and construction of pressure parts of the boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12953-5:2002

Shell boilers - Part 5: Inspection during construction, documentation and marking of pressure parts of boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12953-6:2002

Shell boilers – Part 6: Requirements for equipment of the boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12953-7:2002

Shell boilers – Part 7: Requirement for firing systems for liquid and gaseous fuels for the boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12953-8:2001

Shell boilers – Part 8: Requirements for safeguards against excessive pressure

C 71 of 2003-03-25


Normas sobre fabrico de caldeiras aquotubularesCEN EN 12952-

1:2001 Water-tub boilers and auxiliary installations - Part 1: General

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12952-2:2001

Water-tub boilers and auxiliary installations – Part 2: materials for pressure parts of boilers and accessories

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12952-3:2001

Water-tub boilers and auxiliary installations – Part 3: Design and calculation for pressure parts

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12952-5:2001

Water-tub boilers and auxiliary installations – Part 5: Workmanship and construction of pressure parts of the boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12952-6:2002

Water-tub boilers and auxiliary installations – Part 6: Inspection during construction, documentation and marking of pressure parts of the boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12952-7:2002

Water-tub boilers and auxiliary installations – Part 7: requirements for equipment for the boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12952-8:2002

Water-tub boilers and auxiliary installations – Part 8: requirements for firing systems for liquid and gaseous fuels for the boiler

C 171 of 2002-07-17

CEN EN 12952-10:2002

Water-tub boilers and auxiliary installations – Part 10: requirements for safeguards against excessive pressure

C 71 of 2003-03-25


Links• http://www.processregister.com/Flexible_Watertube_Boilers/Suppliers/pid2738.h

tm• http://www.contractor-

books.com/Mechanical_Trades.htm?source=overture&OVRAW=Steam%20Boilers&OVKEY=steam%20boiler&OVMTC=standard

• http://www.cbboilers.com/• http://www.jotexcaldeiras.pt/• http://www.morisa.pt/index.html• http://www.lgicaldeiras.com/• http://www.archiexpo.com/architecture-design-manufacturer/boiler-1127.html• http://www.cleaver-brooks.com• http://www.thomasnet.com/products/steam-boilers-6132807-1.html• http://www.power.alstom.com/home/equipment___systems/boilers/industrial_boi

lers/7404.EN.php?languageId=EN&dir=/home/equipment___systems/boilers/industrial_boilers/

• http://www.babcock-wanson.com/hi/index.htm• http://www.innoterm.hu/thermaloil.htm• http://www.pegop.com/central/dados_tecnicos.asp• http://www.danvic.com/caldeiras.htm• http://www.ipq.pt/custompage.aspx?modid=0&pagid=8

http://www.processregister.com/Flexible_Watertube_Boilers/Suppliers/pid2738.htm

http://www.processregister.com/Flexible_Watertube_Boilers/Suppliers/pid2738.htm

http://www.contractor-books.com/Mechanical_Trades.htm?source=overture&OVRAW=Steam%20Boilers&OVKEY=steam%20boiler&OVMTC=standard



http://www.cbboilers.com/

http://www.jotexcaldeiras.pt/

http://www.morisa.pt/index.html

http://www.lgicaldeiras.com/

http://www.archiexpo.com/architecture-design-manufacturer/boiler-1127.html

http://www.cleaver-brooks.com/

http://www.thomasnet.com/products/steam-boilers-6132807-1.html

http://www.power.alstom.com/home/equipment___systems/boilers/industrial_boilers/7404.EN.php?languageId=EN&dir=/home/equipment___systems/boilers/industrial_boilers/



http://www.babcock-wanson.com/hi/index.htm

http://www.innoterm.hu/thermaloil.htm

http://www.pegop.com/central/dados_tecnicos.asp

http://www.danvic.com/caldeiras.htm

http://www.ipq.pt/custompage.aspx?modid=0&pagid=8

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