Existem diferentes componentes presentes no circuito de água de alimentação e vapor da caldeira, e devemos conhecer alguns componentes essenciais desses circuitos, que são Economizador, tambor da caldeira, tubos de água e superaquecedor.
O economizador é um trocador de calor que retira o calor dos gases de exaustão e aumenta a temperatura da água de alimentação vinda do cabeçote comum de água de alimentação para aproximadamente a temperatura de saturação correspondente à pressão da caldeira.
Descartar os gases de exaustão de alta temperatura na atmosfera envolve grandes perdas de energia. Ao utilizar esses gases para aquecer a água de alimentação, pode-se alcançar maior eficiência e melhor economia, e, por isso, o trocador de calor é chamado de “economizador”.
Estruturalmente, o economizador é uma coleção de elementos tubulares ocos curvados pelos quais a água de alimentação passa. O exterior dos tubos é aquecido pelos gases de exaustão. Quanto mais tubos de água, maior será a superfície de troca de calor. O número de tubos e a seção transversal dos tubos são pré-projetados conforme os parâmetros necessários da caldeira.
No gráfico T-S acima, a parte sombreada ilustra a zona do economizador. O calor absorvido pela água de alimentação é denotado por ‘Qeco’.
Outro componente essencial do circuito de água de alimentação e vapor
é o tambor da caldeira.
Existem dois tipos de tambor da caldeira usados em todos os tipos de caldeiras, que são o tambor de vapor e o tambor de lama. Ambos os tambores têm funções específicas.
As funções do tambor de vapor no circuito de água de alimentação e vapor são:
Armazenar água e vapor suficientemente para atender às demandas variáveis de carga.
Fornecer uma cabeça e, assim, auxiliar a circulação natural da água através dos tubos de água.
Separar o vapor ou vapor da mistura água-vapor, descarregada pelos risers.
Ajudar nos tratamentos químicos para remover o O2 dissolvido e manter o pH necessário.
Separando vapor das misturas bifásicas no tambor de vapor:
O vapor deve ser separado da mistura antes de sair do tambor, porque:
Qualquer umidade levada junto com o vapor contém sais dissolvidos. No superaquecedor, a água evapora e o sal permanece depositado na superfície interna dos tubos, formando uma escala. Essa escala reduz a vida útil dos superaquecedores.
Alguns dos impurezas na umidade (como sílica vaporizada) podem causar depósitos nas pás da turbina.
Uma das funções importantes do tambor de vapor é separar o vapor da mistura água-vapor. Em baixa pressão (abaixo de 20 bar; 1 bar = 1,0197 kg/cm2) é usado o método de separação por gravidade. Nesse método, as partículas de água se desengajam do vapor devido à sua densidade superior.
À medida que a pressão dentro do tambor da caldeira aumenta, a densidade do vapor também aumenta, pois o vapor é muito comprimível. Portanto, a diferença entre as densidades do vapor e da água diminui. Assim, a separação por gravidade torna-se ineficiente.
Portanto, no tambor de vapor das caldeiras de alta pressão, existem alguns arranjos mecânicos (conhecidos como internos do tambor ou arranjos antipriming) para separar o vapor da água.
A imagem a seguir ilustra diferentes arranjos antipriming usados em usinas termelétricas:
Os separadores são barras que separam a mistura quente de vapor-água do vapor seco e fornecem um caminho guiado para o vapor seco.
No separador centrífugo, a mistura bifásica de vapor-água é permitida a mover-se em um caminho helicoidal e, devido às forças centrífugas, as partículas de água se separam da mistura bifásica. As pequenas aletas dentro do separador centrífugo coletam as partículas de água depositadas.
No scrubber, a mistura bifásica é permitida a mover-se em um caminho ziguezague e isso fornece a etapa final de secagem do vapor.
Após o scrubber, o vapor é permitido a mover-se para o superaquecedor através de uma tela perfurada.
O tambor de lama é outro cabeçote situado na parte inferior da caldeira e geralmente ajuda na circulação natural da água através dos tubos de vapor. O tambor de lama geralmente contém água à temperatura de saturação, bem como os sais e impurezas precipitados conhecidos como lamas. É lavado periodicamente para remover a lama, abrindo a válvula de descarga.
Estes também são essenciais para o circuito de água de alimentação e vapor da caldeira
Os tubos de água são tubos ocos retos ou curvos através dos quais a mistura de vapor-água circula. Existem dois tipos de tubos de água, a saber, down-comer e riser. Este conjunto de down-comer e riser também é conhecido como evaporador (ou caldeira propriamente dita). No evaporador, ocorre a mudança de estado real de água para vapor. No diagrama T-S ao lado, a zona do evaporador é ilustrada. 'Qeva' é o calor absorvido pelo evaporador. É principalmente o calor latente de vaporização da água.
Como o nome sugere, os down-comers são os tubos de água pelos quais a água desce do tambor de vapor para o tambor de lama (veja a figura). Não deve haver bolhas de vapor fluindo juntamente com a água saturada do tambor para os down-comers. Isso reduzirá a diferença de densidade e a cabeça de pressão para a circulação natural.
Os risers são os tubos de água pelos quais a mistura bifásica de vapor-água à temperatura de saturação sobe do tambor de lama para o tambor de vapor. Os risers geralmente estão próximos aos fornos, enquanto os down-comers estão afastados dos fornos.
O superaquecedor é outra parte importante do circuito de água de alimentação e vapor da caldeira
