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).

CICLO TÉRMICO

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

FLUXOGRAMA # 3 E 4

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

• CALDEIRA N.03 MAUÁ VU-60

VTF-01DUTO DE AR

AAV

AAR

CHAMINÉ

REDUTOR DO AAR

superaquecedores

Sup.primário

Sup. secundário

Parede frontal dos queimadores (nariz)

Feixe tubular (bank)

Parede de tubos dos queimadores

Tubos do piso da fornalha

Parede lateral direita da fornalha

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

Coletores

• Tubulão superior e Tubulão inferior

Tubos fixos no tubulão

• Coletores inferior

• Tubos de agua e tubos de vapor

Caldeira TIPO VP-18 CAP. 180.000 LB/hr.PRESSÃO 73 KG/CM2,TEMP. 482ºC

CALDEIRA TIPO VU-60 CAP. 504.000 LB/HR. P=1620PSI. TEMP. 510 ºC

• 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

Caldeira aquatubular

Caldeira tipo VP

CALDEIRA TIPO VP

Caldeira flamotubular

Caldeira eletrica

Caldeira aquatubular

Caldeira elétrica a gás

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 elétrica

Caldeira flamotubular

Caldeira fogotubular

Caldeira fogotubular

Caldeira fogotubular

Caldeira horizontal

Caldeira de processo em refinaria

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

Caldeira do século passado

CALDEIRA USINA DE ENERGIA

CALDEIRA VERTICAL SEM TUBOS DBS para vapor e DBW para AGUA

SINISTROS QUE OCORRAM COM CALDEIRAS E VASOS DE PRESSÃO

Acidente com caldeira curitiba em 2000

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

Panorama do estrago

Casa da caldeira ,o que restou

Cilindro,8ton.jogado a 40m de distancia

Exaustor e chaminé

Casa vizinha atingida distante 150m

Espelho traseiro

Parte da fornalha arremessada a 100m

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

Fotos de Explosão de Vasos