FIGENER participa de modificações em Caldeiras CFB

Em 2014 e 2015 a FIGENER realizou diversos estudos para solucionar os problemas apresentados em duas caldeiras a carvão, tipo CFB de 240 t/h de vapor superaquecido @ 95,8 bar abs / 485°C, instaladas em uma indústria de grande porte do setor de alumínio.

As caldeiras em questão apresentavam sucessivos rompimentos de tubos e produção abaixo do nominal, resultando em uma baixíssima disponibilidade do sistema de geração de vapor.

O escopo da FIGENER compreendeu a realização de:  

  • estudo da origem do processo de corrosão dos tubos do in-bed evaparator dotados de twisted-tapes
  • especificação de rifled tubes em lugar dos tubos com twisted tapes
  • estudo e projeto de elevação de circulação natural com inclusão de novos down-comers
  • análise do escoamento em regime permanente e em transitórios de carga e de pressão nos in-bed evaporators
  • projeto (não-implantado) de alteração nos módulos dos in-bed evaporators para a opção de reforma integral dos mesmos
  • cálculos de flexibilidade dos down-comers e da solução com novos módulos de in-bed evaporator
  • suporte na discussão da alternativa de troca tubo-a-tubo dos in-bed evaporators
  • estudos conceituais de alternativas para o tratamento e recirculação de bottom ash (britagem para controle granulométrico do leito) a partir da solução original proposta pelo cliente e dos equipamentos previamente adquiridos (britador, válvula rotativa e sopradores)
  • projeto básico e detalhado da solução proposta pelo cliente para o tratamento e recirculação de bottom ash
  • projeto básico e detalhado do sistema pneumático de cinzas britadas

Para a avaliação das modificações a serem realizadas na caldeira, a FIGENER desenvolveu três modelos, descritos a seguir:

 

MODELO DE CIRCULAÇÃO NATURAL EM REGIME PERMANENTE

Para a analise em regime permanente das caldeiras, a FIGENER utilizou o seu software FNESS, para, em diferentes cargas estacionárias:

  • identificar o regime de escoamento ponto a ponto (estratificado, slug, froth, bolhas alongadas, etc.),
  • identificar tendência a escoamento preferencial em tubos menos aquecidos e
  • calcular títulos resultantes em cada tubo ou grupo de tubos. 

Com o FNESS foi possível quantificar as melhorias na produção de vapor com as novas proposições de arranjos dos tubos das caldeiras.

 

Modelo para a caldeira completa

Modelo simplificado para o in-bed evaporators

MODELO DE CIRCULAÇÃO NATURAL EM REGIME TRANSITÓRIO

Para analisar a circulação natural para diversas condições transitórias nas caldeiras (shutdown, hot start, cold start), foi utilizado o software TRANSVAP, também desenvolvido pela FIGENER. 

O software TRANSVAP foi desenvolvido para análise de perturbações em sistemas de vapor, como, por exemplo, a evolução de pressões das linhas de vapor em caso de trip de uma turbina, e possui um módulo específico de análise de circulação natural cujo propósito é permitir o cálculo da evolução do nível de uma caldeira durante ocorrências como corte ou puxada de consumo, variação de carga térmica, etc. Assim, com ele é possível identificar como evolui a circulação natural durante operação normal ou durante variações de carga.

A modelagem em regime transitório tem a finalidade de verificar a possível formação de escoamento em filme nos tubos, condições propícias ao superaquecimento do metal.

 

ANÁLISE DE FLEXIBILIDADE

A analise da flexibilidade das Caldeiras foi realizada no software CAEPIPE, específico para análises desta natureza verificando a existência de pontos críticos em termos de tensões e deslocamentos. A partir desta análise, determinaram-se melhores os encaminhamentos e suportações que se adequam à estrutura das Caldeiras.