Geradores de vapor e caldeiras

GERADORES DE VAPOR
(CALDEIRAS)

Geradores de Vapor
– Equipamentos destinados a produzir e acumular
vapor sobre pressão superior a atmosférica,
utilizando qualquer fonte de energia.

Classificação
De maneira geral podem ser classificadas em dois
grandes grupos:
– Caldeiras flamotubulares
– Caldeiras aquotubulares.

Vantagens
– Atendem a aumentos instantâneos na demanda de vapor, pois
possuem grande volume de água;
– Possui relativamente menor custo;
– Construção fácil, sendo totalmente pré-fabricada. Existem
diversos fabricantes;
– Fácil de operar;
– Não exige tratamento de água muito apurado;
– Normalmente necessitam de pouca ou nenhuma alvenaria;
– Fácil limpeza da fuligem;
– Fácil substituição de tubos.
Caldeira Flamotubular

Desvantagens
– Partida lenta devido ao grande volume de água;
– Limitada quanto à capacidade de pressão;
– Ocupam muito espaço com relação à área de aquecimento;
– Circulação de água deficiente;
– Grande peso por metro quadrado de superfície de
aquecimento;
– Dificuldade de adaptação de equipamentos, tais como
superaquecedor, economizador de ar e preaquecedor.
Caldeira Flamotubular

Caldeira de Recuperação
Caldeira Aquotubular

Caldeira de Recuperação - Tubos Aletados

Caldeira de Recuperação - Tubulões

Caldeira de Recuperação - Tubulão

Vantagens
– Trabalha a altas pressões;
– Elevada capacidade de geração de vapor;
– Partida rápida devido ao pequeno volume de água relativo à
superfície de aquecimento
– Ocupam pouco espaço com relação à capacidade de produção
obtida;
– Apresentam facilidades de adaptação de equipamentos, tais
como superaquecedor, economizador de ar e pre-aquecedor
– Apresentam a possibilidade de colocação de tubos de água
nas paredes da fornalha, que, além de protegerem o refratário,
auxiliam na produção de vapor;
– Possuem grande flexibilidade de operação.

Desvantagens
– Exigem pessoal altamente qualificado para sua operação;
– Exigem tratamento de água adequado e rigoroso;
– Tem pouca capacidade no que diz respeito à demanda, devido
ao, relativamente, pequeno volume de água;
– São de construção mais complexa que as flamotubulares;
– São de preço elevado.

Outras Classificações
Quanto à força motriz de circulação do fluido de
trabalho
– Circulação natural;
– Circulação forçada;
– De passe único.

Quanto à força motriz de circulação do fluido de
trabalho
Água
Bomba
Vapor
Saturado
Calor

Quanto ao nível de Pressão
– Baixa e média pressão....... < 100bar
– Alta pressão......................... 100 a 170bar
– Pressão super alta ............ >170 a 221bar
– Pressão super crítica.......... >221bar
– Pressão deslizante.............. Pressão variável

Quanto ao tipo de combustível ou fonte de calor
– Combustíveis sólidos como carvão mineral,
biomassa e resíduos sólidos urbanos;
– Combustíveis líquidos como óleo combustível e óleo
diesel;
– Combustíveis gasosos como gás natural, gás de
processo e calor residual.

Quanto ao tecnologia da combustão
– De grelha fixa e ou grelha rotativa, para queima de biomassa
ou resíduos agro-industriais em caldeiras de pequeno porte;
– De queima em suspensão, para queima de combustível sólido
pulverizado, óleo combustível e gás natural;
– Leito fluidizado (borbulhante ou circulante), para queima de
combustíveis sólidos em geral. No Brasil esta tecnologia é
utilizada para a queima de resíduos de cortiça de árvores na
indústria de papel e celulose.

Quanto ao tecnologia da combustão

Quanto ao processo de tiragem do ar e gases de
combustão
– Tiragem natural, criada por efeito exclusivo da chaminé;
– Tiragem forçada, exercida por sopradores na entrada da
fornalha;
– Tiragem induzida, garantida por ventiladores de exaustão que
geram uma pressão ligeiramente negativa no interior da
fornalha;
– Tiragem balanceada, como resultado da combinação de
tiragem forçada com tiragem induzida.

Quanto ao processo de tiragem do ar e gases de
combustão

Quanto à disposição da fornalha e superfície de
aquecimento

Principais Componentes
• Fornalha
Local destinado à queima do combustível, onde o
calor é gerado através de reações de combustão. O
combustível pode ser sólido, líquido ou gasoso.

Fornalha
Tubulão

Fornalha

• Tambor de Vapor (Tubulão)
Vaso fechado sob pressão contendo água que será
trasformada em vapor

Tubulão
Tambor de Vapor - Tubulão

Suspensão do Tubulão Portas de visita

Tambor de
Vapor

• Superaquecedor
Consiste de um ou mais feixes tubulares inseridos na
fornalha da caldeira, destinados a obtenção de vapor
superaquecido a partir de vapor saturado.
 Radiante

Superaquecedor

• Economizador
Trocador de calor constituído por feixe de tubos que
aquece a água de alimentação utilizando o calor
residual dos gases de combustão

Economizador

• Pré-aquecedor de ar
Trocador de calor cuja finalidade é aquecer o ar que
será utilizado na queima do combustível, aproveitando
o calor restante dos gases de combustão.
• Chaminé
Componente que tem a função de retirar os gases da
instalação lançando-os na atmosfera, realizando assim
a “tiragem” dos gases.

Pré-aquecedor
de ar
Chaminé

• Grelhas
Componentes utilizados para amparar o material
dentro da fornalha.
• Cinzeiro
Local de deposição das cinzas e restos de
combustível que caem da fornalha.

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