Caldeira a carvão

Tipos de Caldeiras de Carvão

Uma **caldeira de carvão** utiliza carvão como combustível para aquecer água e gerar vapor de alta pressão. Este vapor, então, movimenta uma turbina conectada a um gerador, que produz eletricidade. Pode ser dividido em vários tipos, de acordo com seu projeto, princípio de funcionamento e as tecnologias utilizadas.

• Caldeiras de Grelha:

  As caldeiras de grelha possuem uma grelha fixa ou móvel no fundo do forno. O carvão é alimentado na grelha, e o ar de sopro através da grelha alimenta o processo de combustão. Conforme o carvão reage, os resíduos saem do forno. O calor liberado durante este processo ferve a água na caldeira para produzir vapor.

• Caldeiras de Camada Fluidizada (FBC):

  As caldeiras de carvão utilizam o princípio da fluidização para queimar carvão como combustível. Em uma caldeira típica, as partículas de combustão, geralmente cal viva ou calcário, e o carvão são misturados em um leito borbulhante. Alimentados por ar de baixo, eles se assemelham a um líquido fervendo. Devido às bolhas e partículas circulantes, o carvão é queimado uniformemente. A caldeira produz uma grande quantidade de calor devido à sua combustão uniforme, resultando em menos emissão de poluentes.

  O carvão também é queimado na caldeira de leito fluidizado circulante. Quando a caldeira é aquecida, as partículas de areia no leito aumentam em temperatura. A transferência de calor entre a areia quente e a água fria ocorre rapidamente, fervendo a água para formar vapor de alta pressão.

• Caldeiras de Manto:

  As caldeiras de manto utilizam grandes cilindros horizontais chamados mantos. O carvão é alimentado nos tubos de tocha. O carvão queima no tubo, e o gás de combustão de alta temperatura circula no manto para aquecer a água na caldeira horizontal e gerar vapor.

• Caldeiras Subcríticas/ Supercríticas/ Ultra-Supercríticas:

  Em usinas de energia de caldeiras supercríticas, os parâmetros de pressão e temperatura do vapor excedem o limite supercrítico. A água e o vapor se comportam como estados fluidos distintos na caldeira subcrítica. No entanto, na caldeira supercrítica, eles funcionam como um processo contínuo. A eficiência mais alta resulta da transferência de calor superior e da falta de mudança de fase.

• Caldeiras de Carvão de Cogeração (CHP):

  As caldeiras de carvão integradas de calor e energia geram energia elétrica e térmica. Elas utilizam eficientemente a energia de carvão fornecendo calor para processos industriais ou aquecimento distrital, juntamente com a geração de eletricidade.

Especificações e Manutenção

A seguir estão as especificações e suas necessidades de manutenção detalhadas:

• Capacidade e Pressão:

  A capacidade e a pressão de trabalho de uma caldeira de carvão influenciam a quantidade de energia que ela pode gerar. As usinas de energia de carvão precisam de verificações consistentes para garantir que possam atender às demandas de eletricidade e que seus sistemas de pressão sejam seguros. Os sistemas de alimentação de carvão devem ser avaliados para verificar se há bloqueios ou alimentações lentas. Os sensores que medem a capacidade e a pressão devem ser calibrados regularmente. As válvulas de segurança devem ser mantidas conforme a programação. Os manuais do usuário devem ser seguidos para evitar sobrecarga da caldeira. A capacidade e a pressão da planta são essenciais para a produção de eletricidade de carvão. Verificações regulares ajudam a evitar acidentes e garantir que a produção esteja dentro do esperado.

• Controle de Temperatura:

  A temperatura dentro das caldeiras de carvão deve ser cuidadosamente regulada. Se a temperatura da caldeira de carvão subir muito, pode levar à fusão dos fornos de carvão, danos a toda a caldeira e até mesmo causar incêndios. Portanto, é essencial garantir que a temperatura não ultrapasse os limites seguros. Isso pode ser alcançado verificando regularmente os componentes de aquecimento da caldeira e substituindo as peças danificadas ou desgastadas. Os medidores e controles de temperatura também devem ser calibrados regularmente, seguindo as instruções do manual. Em caso de picos incomuns, procure a causa imediatamente e corrija-a para que não ocorra novamente. O gerenciamento adequado da temperatura protege as caldeiras de carvão e permite que operem com segurança sem riscos.

• Manutenção de Ventiladores e Sopradores:

  As caldeiras de carvão possuem ventiladores e sopradores que fornecem ar para queimar o carvão e remover as cinzas produzidas. Sua manutenção regular é crucial para longa vida útil, operação eficiente e funcionamento seguro. Os usuários devem desenvolver um cronograma de manutenção de acordo com as instruções do manual. Ele deve incluir verificar o desgaste, substituir peças danificadas e ajustar os componentes conforme necessário. Parafusos e conexões devem ser inspecionados para garantir que estejam bem fixos. Quaisquer ruídos estranhos ou vibrações devem ser examinados. O fornecimento de ar de ventiladores e sopradores é essencial para a queima adequada de carvão. O cuidado regular protege essas peças essenciais.

• Sistema de Tratamento de Água:

  A água usada nas caldeiras de carvão deve passar por um sistema de tratamento. Este sistema purifica a água removendo minerais, impurezas e produtos químicos. O bom funcionamento deste sistema é muito importante para a saúde e a longa vida útil da caldeira de carvão. Os usuários devem monitorar constantemente a qualidade da água. Quaisquer problemas com os processos de tratamento devem ser resolvidos rapidamente. Aquecedores de água, filtros e bombas de alimentação química precisam de inspeções periódicas em cronogramas de manutenção pré-definidos. Os manuais devem ser seguidos ao manter esses sistemas. A água pura evita o acúmulo de minerais dentro das caldeiras de carvão. Ela suporta a operação suave ao longo do tempo.

Cenários

O cenário principal para caldeiras de carvão é a geração de energia. Essas caldeiras são o coração das usinas termelétricas, onde queimam carvão para produzir calor, que por sua vez ferve a água para produzir vapor. Este vapor movimenta turbinas conectadas a geradores, resultando em eletricidade.

As instalações industriais costumam precisar de grandes quantidades de calor para os processos de produção. Indústrias como as de processamento de alimentos, química, têxtil e papel utilizam caldeiras de carvão como fonte primária de calor para operações de fabricação. Elas também as implementam para fornecer aquecimento de ambientes.

Outro cenário comum para caldeiras de carvão é em áreas urbanas onde são utilizadas para aquecimento distrital. O aquecimento distrital refere-se a um sistema em que o calor de uma fonte centralizada é distribuído para vários edifícios por meio de tubulações isoladas. As caldeiras de carvão centralizadas são comumente utilizadas para esse fim, pois fornecem uma fonte de aquecimento econômica para um grande número de residências e edifícios.

Os hotéis também utilizam caldeiras de carvão para aquecimento de ambientes e aquecimento de água. Neste caso, uma caldeira de pequeno porte é preferível em oposição às maiores caldeiras industriais. Assim como nas instalações industriais, as caldeiras de carvão em hotéis fornecem água quente para banheiros, lavanderias, cozinhas e instalações de aquecimento.

As aplicações comerciais de caldeiras de carvão incluem o uso em locais como hospitais, escolas e shoppings. Essas instalações exigem calor e água quente constantes durante todo o dia. As caldeiras de carvão são, portanto, uma escolha preferencial porque são econômicas e fornecem facilmente as grandes quantidades de água quente e calor necessárias.

As empresas de refino de gás e petróleo às vezes utilizam caldeiras de carvão para aquecer como parte de seus processos de refino. Isso é particularmente verdade quando o preço do gás e do petróleo está em alta, fazendo com que as empresas incorram em altos custos de produção.

Por fim, as caldeiras de carvão são comumente utilizadas em aplicações de secagem de grãos. Isso é evidente em países onde o carvão é abundante e os grãos são um produto de exportação básico. Esses países investem muito em caldeiras de carvão para garantir que as instalações de produção de grãos tenham uma fonte constante de aquecimento para secar os grãos e evitar a deterioração.

Como escolher uma caldeira de carvão

Ao selecionar uma caldeira de carvão, vários fatores críticos devem ser examinados a fundo para fazer uma escolha informada que se alinhe às necessidades específicas:

• Grelha: Os clientes devem considerar o tipo de grelha ao selecionar uma caldeira de carvão, pois diferentes grelhas oferecem características de combustão distintas. A escolha da grelha pode impactar a utilização do combustível, as emissões e a eficiência geral da caldeira.
• Sistema de alimentação de carvão: O sistema de alimentação de carvão dos clientes pode impactar significativamente a eficiência e o desempenho das caldeiras de carvão. Ao selecionar uma caldeira de carvão, os clientes devem considerar o tipo de carvão usado e o mecanismo de alimentação da caldeira.
• Queimador: Os clientes devem considerar o queimador ao escolher uma caldeira de carvão. Os queimadores são projetados para lidar com tipos específicos de combustível e requisitos de combustão. Portanto, eles devem escolher um queimador compatível com a qualidade do carvão para garantir uma combustão eficiente e completa.
• Canal de gás de combustão: A passagem do gás de combustão conecta vários componentes, incluindo a câmara de combustão, o trocador de calor e a chaminé. Ele é responsável por direcionar o gás de combustão gerado durante a combustão do combustível. Os clientes devem considerar o projeto e a estrutura da passagem do gás de combustão ao selecionar uma caldeira de carvão. Um projeto ideal do canal de gás de combustão maximiza a transferência de calor e minimiza a fuga de calor.
• Trocador de calor: Os trocadores de calor são componentes básicos das caldeiras de carvão que transferem calor do gás de combustão para a água ou vapor. Diferentes trocadores de calor oferecem eficiências de transferência de calor e especificações distintas. Os clientes devem escolher um modelo de trocador de calor apropriado com base na sua demanda de calor e requisitos de aplicação.
• Sistema de controle de emissões: As preocupações ambientais estão desempenhando um papel decisivo na formação da escolha de caldeiras de carvão. Os clientes devem considerar o sistema de controle de emissões ao selecionar uma caldeira de carvão. Os clientes devem garantir que o sistema de controle de emissões atenda às normas e regulamentações ambientais relevantes.

Perguntas e Respostas

P: O que é energia de carvão e como ela funciona?

R: A energia de carvão refere-se à eletricidade gerada pela queima de carvão em uma caldeira de energia. O oxigênio do ar se combina com o carvão em combustão em um recipiente selado chamado retorta para produzir calor. A água aquecida na caldeira de energia se transforma em vapor. O vapor gira uma turbina conectada a um gerador, que então produz eletricidade.

P: Quais são as tendências atuais na energia de carvão?

R: A tendência global é reduzir a energia de carvão devido às suas altas emissões de carbono e impacto nas mudanças climáticas. Mais países estão investindo em fontes de energia renováveis, como solar, eólica e hidrelétrica, além de explorar a eficiência energética. No entanto, a energia de carvão ainda é significativa em algumas regiões em desenvolvimento onde as fontes de energia alternativas são limitadas.

P: Quanto tempo durará a energia de carvão?

R: Não há uma linha do tempo definida para a geração de energia de carvão. Depende em grande parte dos esforços globais para reduzir as emissões de carbono e fazer a transição para fontes de energia mais limpas. De acordo com relatórios atuais, as caldeiras de carvão provavelmente ainda estarão em uso por várias décadas, especialmente em países em desenvolvimento onde o carvão é uma fonte primária de energia.

P: Quais são os desafios que a energia de carvão enfrenta?

R: Os desafios que a energia de carvão enfrenta são um aumento substancial nos custos operacionais devido à tecnologia de captura de carbono, eficiência em declínio. Além disso, a energia de carvão enfrenta a concorrência de fontes de energia renováveis mais baratas e limpas, como solar e eólica. Por fim, a pressão global para reduzir a energia de carvão devido às suas altas emissões de carbono e impacto nas mudanças climáticas está apresentando muitos desafios para a geração de energia de carvão.