【Pergunta do dia】Princípios de Engenharia Química 347: Caldeira de corrente contínua (24 de março)

A água de alimentação do caldeira de corrente contínua, sob a pressão da bomba de alimentação, flui sequencialmente pelo economizador, pelas paredes resfriadas por água, pelo superaquecedor e por outras superfícies de aquecimento. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

A água de alimentação do caldeira de corrente contínua, sob a pressão da bomba de alimentação, flui sequencialmente pelo economizador, pelas paredes resfriadas por água, pelo superaquecedor e por outras superfícies de aquecimento. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

Resposta: A água de alimentação do caldeira de corrente contínua flui, sob a pressão da bomba de alimentação, sequencialmente através do economizador, das paredes resfriadas por água, do superaquecedor e de outras superfícies de aquecimento. Ao passar por essas áreas uma única vez, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

Descreva brevemente as características de funcionamento do sistema de água e vapor em caldeiras de corrente contínua. Resposta: A água de alimentação do caldeira de corrente contínua flui, sob a pressão da bomba de alimentação, sequencialmente através do economizador, das paredes resfriadas por água, do superaquecedor e de outras superfícies de aquecimento. Ao passar por essas áreas uma única vez, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

A caldeira de corrente contínua não possui vaso de pressão; o fluido passa uma única vez por todas as superfícies de aquecimento. Não existem limites definidos entre essas superfícies, que mudam conforme a carga da caldeira e as condições de operação. As características estruturais das caldeiras de corrente contínua estão relacionadas principalmente às superfícies de aquecimento da evaporação e ao sistema de vapor e água. O economizador de carvão, o superaquecedor, o reaquecedor, o pré-aquecedor de ar e o queimador dos caldeiras de corrente contínua são semelhantes aos das caldeiras de ciclo natural. 2. As caldeiras de circulação contínua são adequadas para caldeiras que operam em níveis de pressão mais elevados.
3. Nas caldeiras de circulação contínua, é possível utilizar tubos de evaporação de pequeno diâmetro, com disposição livre.
4. As caldeiras de circulação contínua exigem uma qualidade elevada da água de alimentação.
5. Os sistemas de controle automático das caldeiras de circulação contínua também exigem padrões elevados

A água de alimentação do caldeira de corrente contínua flui, sob a pressão da bomba de alimentação, através dos componentes responsáveis pelo aquecimento da água, como o economizador, as paredes resfriadas por água e o superaquecedor. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

A caldeira de corrente contínua não possui vaso de pressão; o fluido passa uma única vez por todas as superfícies de aquecimento. Não existem limites definidos entre essas superfícies, que mudam conforme a carga da caldeira e as condições de operação. As características estruturais das caldeiras de corrente contínua estão relacionadas principalmente às superfícies de aquecimento da evaporação e ao sistema de vapor e água. O economizador de carvão, o superaquecedor, o reaquecedor, o pré-aquecedor de ar e o queimador dos caldeiras de corrente contínua são semelhantes aos das caldeiras de ciclo natural.

Descreva brevemente as características de funcionamento do sistema de água e vapor em caldeiras de corrente contínua. Resposta: A água de alimentação do caldeira de corrente contínua flui, sob a pressão da bomba de alimentação, sequencialmente através do economizador, das paredes resfriadas por água, do superaquecedor e de outras superfícies de aquecimento. Ao passar por essas áreas uma única vez, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

A água de alimentação do caldeira de corrente contínua, sob a pressão da bomba de alimentação, flui sequencialmente pelo economizador, pelas paredes resfriadas por água, pelo superaquecedor e por outras superfícies de aquecimento. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

Características dos caldeiras de corrente contínua 1. Características estruturais das caldeiras de corrente contínua As caldeiras de corrente contínua não possuem vaso de pressão; o fluido passa uma única vez por todas as superfícies de aquecimento. Não existem limites definidos entre essas superfícies, que mudam conforme a carga e as condições de operação da caldeira. As características estruturais das caldeiras de corrente contínua estão relacionadas principalmente às superfícies de aquecimento da evaporação e ao sistema de vapor e água. O economizador de carvão, o superaquecedor, o reaquecedor, o pré-aquecedor de ar e o queimador dos caldeiras de corrente contínua são semelhantes aos das caldeiras de ciclo natural. 2. As caldeiras de circulação direta são adequadas para caldeiras que operam em níveis de pressão mais elevados.
3. Nessas caldeiras, é possível utilizar tubos de evaporação de pequeno diâmetro, o que permite uma disposição mais flexível dos mesmos.
4. A qualidade da água de alimentação dessas caldeiras deve ser alta.
5. O sistema de controle automático dessas caldeiras também exige padrões elevados. Como não possuem câmara de vapor e seus tubos de superfície de evaporação têm pequeno diâmetro, a quantidade de metal necessária é menor. Isso faz com que a capacidade de armazenamento de calor dessas caldeiras seja menor. Quando a carga muda, a capacidade de reduzir as flutuações da pressão do vapor, por meio do armazenamento ou liberação de calor pelo próprio caldeirão e pelo metal, é baixa. Quando a carga muda, a caldeira de corrente contínua precisa ajustar simultaneamente a quantidade de água fornecida e a quantidade de combustível, a fim de manter o equilíbrio de massa e energia, e assim garantir a estabilidade da pressão e da temperatura do vapor. Portanto, os caldeiras de corrente contínua exigem um sistema de controle automático preciso para a quantidade de combustível e de água de alimentação. 6. A velocidade de partida e parada, bem como a velocidade de alteração de carga, dos caldeiros de corrente contínua são maiores. Como não possuem vaso de pressão, os caldeiros de corrente contínua conseguem aumentar ou diminuir sua temperatura mais rapidamente durante os processos de partida/parada e de alteração de carga. Assim, o tempo necessário para iniciar ou parar o caldeiro é **reduzido**, e a velocidade de alteração de carga também aumenta. III. Tipos básicos de caldeiras de corrente contínua 1. Tipos das primeiras caldeiras de corrente contínua As características estruturais das caldeiras de corrente contínua estão relacionadas principalmente às superfícies de aquecimento para evaporação e ao sistema de vapor e água. De acordo com a estrutura dessas superfícies de aquecimento, as primeiras caldeiras de corrente contínua tinham três tipos básicos: o tipo com tubos verticais dispostos em anel horizontal (tipo Ramsay), o tipo com vários tubos verticais conectados em série (tipo Bunsen) e o tipo com tubos em formato de anel (tipo Sulzer). (1) Tipo Ramses: A superfície de aquecimento para evaporação dos caldeiras de corrente contínua do tipo Ramses é composta por vários tubos horizontais ou ligeiramente inclinados, dispostos em paralelo e que se estendem ao longo da circunferência do forno. Os caldeiras de corrente contínua do tipo Ramsay possuem placas de restrição de vazão na entrada de todos os tubos de superfície de aquecimento por evaporação. Além disso, essas caldeiras não possuem tubos de descida nem caixas intermediárias. Por isso, apresentam vantagens como estabilidade hidrodinâmica maior, menor desvio térmico, menor consumo de metal, fácil eliminação de água em excesso e adequação para operação em regime de pressão variável. No entanto, devido às diferentes estruturas dos tubos do revestimento resfriado a água, é difícil montá-los previamente. Além disso, como esses tubos se expandem em várias direções, não é possível utilizar métodos simples para sua instalação. Por isso, existem desvantagens como grande volume de trabalho necessário para a montagem no local, dificuldades na resolução dos problemas relacionados à expansão e dificuldades na fixação dos tubos. (2) Tipo Bunsen: A superfície de evaporação do caldeira de corrente contínua do tipo Bunsen é composta por vários grupos de tubos dispostos verticalmente. Cada grupo de tubos é formado por dezenas de tubos ascendentes conectados em paralelo, além de conexões nas extremidades. Cada grupo de tubos tem uma largura de 1,2 a 2 metros. Os grupos de tubos são conectados entre si por 2 a 3 tubos descendentes que não sofrem aquecimento, formando assim uma sequência em série. O sistema de tubulações dos caldeiras de corrente contínua do tipo Bunsen é simples, e a presença de vários tanques intermediários permite equilibrar as diferenças de temperatura entre os tubos, causadas por uma absorção desigual de calor. Por isso, essas caldeiras possuem vantagens como alta taxa de montagem, facilidade de fabricação e pequenas diferenças de temperatura. No entanto, como esse tipo de caldeira requer tubos de descida externos e possui um grande número de caixas de conexão, seu consumo de metal é elevado. Além disso, este tipo de caldeira tem uma adaptação deficiente para operação em modo de pressão variável. (3) Tipo Sulzer: A superfície de evaporação dos caldeiros de corrente contínua do tipo Sulzer é composta por painéis de tubos com múltiplos trajetos. De acordo com o método de retorno do fluxo, pode-se dividir em retorno horizontal e retorno vertical. Geralmente, o retorno horizontal é utilizado nas áreas monofásicas, enquanto o retorno vertical é usado nas áreas bifásicas. As caldeiras do tipo Sulzer não possuem tubos de descida externos ao forno, e raramente utilizam caixas de mistura intermediárias. Por isso, possuem a vantagem de serem fáceis de montar e de exigirem menos uso de metal. Mas, como os tubos entre as duas caixas de caldeira são muito longos, as diferenças de temperatura entre os tubos e entre as fileiras de tubos são muito grandes ； Além disso, possui desvantagens como dificuldade de fabricação, difícil evacuação de ar hidrofóbico durante o movimento vertical, e baixa estabilidade hidrodinâmica. 2. Tipos de caldeiras de corrente contínua modernas Com o desenvolvimento da tecnologia de caldeiras, os tipos de caldeiras de corrente contínua modernas vêm se tornando cada vez mais uniformes. Os caldeiras de corrente contínua modernas existem em três tipos principais: o tipo com tubos de ascensão vertical em série (tipo UP) ； Parte inferior do forno com várias subidas; parte superior do forno com um conjunto de tubos de subida (tipo FW) ； A espiral envolve o painel do tubo ascendente.

A principal diferença entre caldeiras com vaso de pressão e caldeiras de circulação direta está na presença ou ausência de um vaso de pressão. E, devido à presença ou ausência desse vaso de pressão, determina-se outra diferença entre elas: a presença ou ausência de bombas de água para circulação. As caldeiras com vaso de vapor são caldeiras de baixa pressão; elas se baseiam na diferença de densidade entre água e vapor para gerar uma força ascendente que faz com que a água e o vapor que descem do vaso de vapor voltem a ele, a fim de serem separados. O vapor qualificado é então enviado ao superaquecedor, onde é aquecido e sua temperatura é controlada ； Já os caldeiras de corrente contínua são utilizadas, na maioria dos casos, em condições de pressão superior a 19,2 MPa. Em tais pressões elevadas, a diferença de densidade entre vapor e água é quase nula; portanto, a força resultante dessa diferença também é zero. Por isso, é necessário utilizar bombas de circulação conectadas em série nos tubos de descida, a fim de enviar o fluido diretamente para o superaquecedor, permitindo assim que a pré-aquecimento, a vaporização e o superaquecimento ocorram ao mesmo tempo. Por esse motivo, esse tipo de caldeira também é chamado de caldeira de circulação forçada

A água de alimentação do caldeira de corrente contínua, sob a pressão da bomba de alimentação, flui sequencialmente pelo economizador, pelas paredes resfriadas por água, pelo superaquecedor e por outras superfícies de aquecimento. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

A água de alimentação do caldeira de corrente contínua, sob a pressão da bomba de alimentação, flui sequencialmente pelo economizador, pelas paredes resfriadas por água, pelo superaquecedor e por outras superfícies de aquecimento. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão? A água também não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível remover as impurezas da água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Também não é possível tratar a água dentro do caldeirão para evitar a formação de incrustações e removê-las posteriormente. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de depósitos. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, a pureza da água de alimentação dos caldeiras de corrente contínua é muito exigente.

A água de alimentação do caldeira de corrente contínua, sob a pressão da bomba de alimentação, flui sequencialmente pelo economizador, pelas paredes resfriadas por água, pelo superaquecedor e por outras superfícies de aquecimento. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

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A água de alimentação do caldeira de corrente contínua, sob a pressão da bomba de alimentação, flui sequencialmente pelo economizador, pelas paredes resfriadas por água, pelo superaquecedor e por outras superfícies de aquecimento. Durante essa passagem, a água é aquecida, evaporada e superaquecida, tornando-se vapor superaquecido que é então expelido do caldeira. O forno de corrente contínua não possui vaso de pressão, e a água não precisa ser reciclada várias vezes para que o processo de evaporação seja concluído. Não é possível eliminar as impurezas presentes na água do caldeirão, como acontece nos caldeireiros de tipo “vaporizador”. Além disso, não é possível tratar a água do caldeirão para prevenir a formação de incrustações e eliminá-las. Se a água de alimentação contiver impurezas, essas impurezas podem se acumular dentro dos tubos do caldeirão ou ser levadas pelo vapor até a turbina, causando corrosão ou a formação de incrustações. Isso afeta diretamente a segurança e a eficiência operacional da unidade. Portanto, são exigidos padrões muito elevados de pureza da água de alimentação nos caldeiros de corrente contínua.

A principal diferença entre caldeiras com vaso de pressão e caldeiras de circulação direta está na presença ou ausência de um vaso de pressão. E, devido à presença ou ausência desse vaso de pressão, determina-se outra diferença entre elas: a presença ou ausência de bombas de água para circulação. As caldeiras com vaso de vapor são caldeiras de baixa pressão; elas se baseiam na diferença de densidade entre água e vapor para gerar uma força ascendente que faz com que a água e o vapor que descem do vaso de vapor voltem a ele, a fim de serem separados. O vapor qualificado é então enviado ao superaquecedor, onde é aquecido e sua temperatura é controlada ； Já os caldeiras de corrente contínua são utilizadas, na maioria dos casos, em condições de pressão superior a 19,2 MPa. Em tais pressões elevadas, a diferença de densidade entre vapor e água é quase nula; portanto, a força resultante dessa diferença também é zero. Por isso, é necessário utilizar bombas de circulação conectadas em série nos tubos de descida, a fim de enviar o fluido diretamente para o superaquecedor, permitindo assim que a pré-aquecimento, a vaporização e o superaquecimento ocorram ao mesmo tempo. Por esse motivo, esse tipo de caldeira também é chamado de caldeira de circulação forçada