Caldeira Aquatubular

7/22/2019 Caldeira Aquatubular

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Caldeira Aquatubular


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Eng.Gilson Cardoso, M.Sc.

Caldeira Aquatubular A necessidade de caldeiras de maior rendimento,

rapidez de gerao de grandes quantidades de vaporcom nveis de presso mais elevados, levou aosurgimento da caldeira aquatubular (1).

Nesse tipo de caldeira, os tubos que, nas caldeirasflamotubulares, conduziam gases aquecidos, passarama conduzir a gua, o que aumentou muito a superfciede aquecimento, aumentando bastante a capacidade deproduo de vapor.


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Tipos de Caldeiras Aquatubulares

Para fins didticos, divide-se as caldeirasaquatubulares em quatro grandes grupos:

caldeiras aquatubulares de tubos retos, com tubulotransversal ou longitudinal;

caldeiras aquatubulares de tubos curvos, comdiversos tubules transversais ou longitudinaisutilizados na gerao (mximo 5);

caldeiras aquatubulares de circulao positiva;

caldeiras aquatubulares compactas.


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Caldeiras Aquatubular de Tubos Retos

As caldeiras aquatubulares de tubos retos consistem deum feixe tubular de transmisso de calor, com uma sriede tubos retos e paralelos, interligados a uma cmaracoletora.

Essas cmaras comunicam-se com os tubules devapor (superiores), formando um circuito fechado poronde circula a gua.

A seguir mostram o sentido de circulao da gua e acirculao dos gases quentes mediante trs passes.


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mediante trs passes.


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Caldeiras Aquatubulares

As Principais vantagens das caldeiras deste tipo so:

facilidade de substituio dos tubos;

facilidade de inspeo e limpeza;

no necessitam de chamins elevadas ou tiragemforada.

e as desvantagens so:

necessidade de dupla tampa para cada tubo, (espelhos); baixa taxa de vaporizao especfica;

rigoroso processo de aquecimento e de elevao decarga (grande quantidade de material refratrio).


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Caldeiras Aquatubulares de Tubos

Curvos As caldeiras aquatubulares de tubos curvos noapresentam limites de capacidade de produo devapor.

A forma construtiva foi idealizada por Stirling,interligando os tubos curvos aos tubules por meio desolda ou mandrilagem.

A seguir mostra um esquema de caldeira com quatrotubules, embora possa ter de trs a cinco, o queconfere a este tipo de gerador de vapor maiorcapacidade de produo.


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Partindo deste modelo, foram projetadas novascaldeiras. Com o objetivo de aproveitar melhor o calorirradiado na fornalha, reduziu-se o nmero e o dimetrodos tubos, e acrescentou-se uma parede de gua em

volta da fornalha.

Isso serviu como meio de proteo do material refratrio

com o qual a parede da fornalha construda, alm deaumentar a capacidade de produo de vapor.


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Vantagens das caldeiras aquatubulares de tuboscurvos:

reduo do tamanho da caldeira;

queda da temperatura de combusto; maior, variando na faixa de 30 kg de vapor/m a 50 kg

de vaporizao especfica vapor/m2 para as caldeirascom tiragem forada;

fcil manuteno e limpeza;

rpida entrada em regime;

fcil inspeo nos componentes.


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Caldeiras compactasCaldeiras compactas

Caldeiras Compactas


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Dentro da categoria das caldeiras de tubos curvossurgiram as caldeiras compactas.

Com capacidade mdia de produo de vapor em tornode 30 ton/h, elas so equipamentos apropriados parainstalao em locais com espao fsico limitado.

Por se tratar de equipamento compacto, apresentalimitaes quanto ao aumento de sua capacidade deproduo.


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Caldeira de Circulao Positiva

A circulao da gua nas caldeiras ocorre por diferenas dedensidade, provocada pelo aquecimento da gua e vaporizao, ouseja circulao natural.

Se a circulao for deficiente, poder ocorrer um superaquecimentolocalizado, com conseqente ruptura dos tubos.

Algumas caldeiras com circulao positiva podem apresentarbombas externas, dependendo da vazo exigida, ou seja, da

demanda de vapor para forar a circulao de gua ou vapor,independentemente da circulao natural, isto , por diferena dedensidade.


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Alguns tipos de circulao de gua

gua.


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Vantagens das caldeiras de circulao positiva so: tamanho reduzido;

no necessitam de grandes tubules;

rpida gerao de vapor;

quase no h formao de incrustaes devido circulaoforada.

Desvantagens so:

paradas constantes, com alto custo de manuteno;

problemas constantes com a bomba de circulao, quando

operando em altas presses.


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Partes das caldeiras Aquatubulares

As partes principais de uma caldeira aquatubular so:

tubulo superior (ou tambor de vapor),

tubulo inferior (ou tambor de lama),

feixe tubular,

parede de gua,

fornalha e superaquecedor.


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ELEMENTOS DA CALDEIRA

AQUATUBULAR Fornalha; Screen; Superaquecedor; Banco gerador; Balo de vapor; Balo de lama;

Economizadores; Paredes dgua; Sopradores de fuligem.


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1- Fornalha baixa2- Fornalha intermediria3- Fornalha superior

4- Superaquecedor5- Banco gerador6- Economizadores7- Balo8- Dutos de ar9- Aquecedores de ar10- Tq. Dissoluo11- Tq. Mistura12- Pr aquecedor licor13- Dessuperaquecedor (Dolezal)14- Tq. Alimentao gua


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FORNALHA

Local onde ocorrem os processos de asperso edistribuio do combustvel, secagem, liberao equeima de volteis, queima do carbono fixo(carvo) e recuperao de inorgnicos.

formada por tubos onde circula a gua

garantindo a refrigerao e absorvendo calor dacombusto para a gerao de vapor. O formato similar para a maioria dos fabricantes variandosimplesmente a conformao do fundo e algunsaspectos na distribuio de gua e materialconstrutivo.

A troca de calor intensa e se d por radiaodireta da queima de volteis e carvo.

Na fornalha esto instalados os bocais de injeode combustvel e os vrios nveis de injeo de arde combusto.


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Fornalha

A fornalha, tambm chamada de cmara de combusto, o local onde se processa a queima de combustvel. Deacordo com o tipo de combustvel a ser queimado, afornalha

pode ser dividida em:

Fornalhas para queima de combustvel slido;

Fornalha com grelhas basculantes;

Fornalha com grelha rotativa; Fornalhas para queima de combustvel em suspenso

(aplicada p/ combustveis lquidos e slidos caldeira

de leito fluidizado)


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GRELHA

Funes da Grelha:

Receber e suportar o combustvel

Distribuir homogeneamente o ar primrio Permitir a remoo contnua ou peridica

das cinzas

Garantir o tempo de residncia para oconsumo do combustvel



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Algumas caractersticas operacionais econstrutivas de caldeiras com grelha:

Combustveis com teor de umidade superior a 55% tmsua combusto dificultada em uma caldeira com grelha;

Uma caldeira com grelha rotativa ter uma quantidade

considervel de combustvel no processado sendodescartado com as cinzas;

Devido ao seu aspecto construtivo complexo e seu altocusto, as caldeiras com grelha tem sua produo de

vapor limitada em 250 t/h;



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Classificaes de Grelha

Por tipo de alimentao Por baixo (underfeed)

Por cima (overfeed)

Cruzada (crossfeed) Por tipo de movimentao

Rotativa

Basculante Vibratria

Fixa



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Grelha fixa

Pequenas unidades para combusto de

lenha em toras ou pedaos, se utilizam degrelha de barras fixa, ou grelha emescada



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GRELHA MVEL

O combustvel impelido por um alimentador rotativo oupneumtico para cobrir toda a rea de uma grelha mvel.As partculas menores podem queimar em suspenso,sendo que a maior parte de combustvel queima nagrelha. O ar primrio para a combusto alimentado

atravs da grelha e o ar secundrio acima da grelha. Este tipo de grelha apropriado para queimar a maior

parte dos tipos de carvo e tambm combustveisvegetais tal como a serragem ou o bagao.

Desvantagem: no vai queimar carvo grande ouantracita, tende a perder cinza muito fina por arraste, etambm pode perder combustvel junto com cinza muitofina.



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Eng.Gilson Cardoso, M.Sc. C e n t r o d e T e c n o l o g i ae m C e l u l o s e e P a p e lSENAI - CETCEP


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Parede d gua

Nas caldeiras a fornalha, a parede dgua formada por

tubos que esto em contato direto com as chamas e os

gases, permitindo maior taxa de absoro de calor porradiao.

Os tipos mais comuns de construo de parede dgua

so:.....


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PAREDES DGUA

A forma construtiva das paredes da fornalha normalmentede tubos membranados de 2,5 ou 3,0 polegadas dedimetro, distantes entre centros de 3 a 3,5 polegadasrespectivamente. Os tubos podem ser em ao carbonopinados, tubos compostos, tubos cromados ou revestidos

por soldagem ou metalizados. Utilizou-se no passado outras formas construtivas, no

completamente estanques ao gs, do tipo tubo tangente ecom aletas e revestimento do lado externo de concretorefratrio.

A fornalha sustentada pelo topo atravs de vigas etirantes, permitindo desta forma a sua dilatao para baixo(3mm / m).

As paredes so reforadas por vigas que envolvem as 4paredes chamadas de buckstays. Esto locadas em vrios

nveis da fornalha a cada 2,5 3,0 m de altura.


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Eng.Gilson Cardoso, M.Sc.C e n t r o d e T e c n o l o g i ae m C e l u l o s e e P a p e l

SENAI - CETCEP


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O ao carbono pinado normalmente utilizado naconstruo de fornalhas de caldeiras at cerca de 60

bar, devido as suas limitaes quanto a corroso aaltas temperaturas.Normalmente nesse caso soutilizadas espessuras maiores nos tubos quecompe os 10m inferiores da fornalha. Caldeiras atuais de alta presso e com

concentraes de SS variando de 70 a 80%, temoptado por utilizar materiais mais nobres ourevestidos na construo da fornalha. Tuboscompostos, cromados, revestidos com solda ou

metalizados, so as opes atuais. Em algumascaldeiras mantido o fundo em ao carbono pinadodevido ser este material menos suscetvel a trincase em funo da proteo dada pela camada aostubos do fundo.


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A metalizao e o revestimento com solda soefetuados com o objetivo de revestir os tubos emao carbono com um material mais resistente a

corroso. Normalmente so utilizadosrevestimentos com Cromo para esta finalidade. Tubos compostos so formados por uma camadaexterna extrusada de ao inox de aproximadamente

2mm de espessura. So atualmente largamenteutilizados na construo das paredes e emalgumas regies do superaquecedor. Tubos cromados so formados por um processotrmico de insero de Cromo na superfcie do aocarbono. Formam uma camada de ao inox(15 a 20milsimos de polegada) de alto teor de Cromo semno entanto incrementar a espessura do material.

A i l d f lh t l


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A circulao de gua na fornalha naturale ocorre devido a diferena de densidadeentre a gua que desce do balo

temperatura prxima a saturao, e o fluxoascendente de gua aquecida pelo calor dafornalha.Bolhas de vapor se formam nofluxo de gua ascendente, diminuindo a suadensidade, e fazem com que a guaaquecida suba pelas paredes. A alimentao de gua da fornalha feita

do balo de gua, no caso de existirem doisbales, ou do balo de vapor, caso existaum nico balo, atravs dos tubos de quedaque alimentam os coletores inferiores que

iro alimentar as paredes da fornalha.


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A parede frontal (parede das bicas) forma um arcoque se estende para o interior da fornalha

conhecido como nariz. Sua funo proteger ospainis do superaquecedor da temperaturairradiada da fornalha bem como, direcionar o fluxode gases ao superaquecedor.

Nas caldeiras de dois bales os tubos da paredefrontal podem alimentar diretamente o balo degua ou formar um screen entre o superaquecedore banco alimentando o balo de vapor. A paredetraseira forma o teto e alimenta o balo de vapor. Nas caldeiras de um nico balo a parede frontalforma o teto e, juntamente com a traseiraalimentam o balo.


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SCREEN rea adicional de troca trmica situada frente dosuperaquecedor e que tem as funes de proteger as

curvas do superaquecedor do desgaste e reduzir atemperatura dos gases, de forma a controlar atemperatura na entrada do banco gerador.

Em caldeiras de alta presso e temperatura de vapor,tende a ser suprimida a utilizao do screen em funoda maior rea de troca trmica do superaquecedor.

construdo em painis de 3 ou 4 tubos tangenciais,

membranados ou espaados, de forma a estar alinhadocom os painis do superaquecedor. A construo empainis de tubos tangenciais ou membranados oferecemais resistncia a queda de pedras provenientes dosuperaquecedor.


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espaados tangencial membranado


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Tubo de alimentao

de gua

screen


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Eng.Gilson Cardoso, M.Sc. 54

PAINIS DOSCREEN

dGUA


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SUPERAQUECEDORES O superaquecedor uma superfcie de troca trmicalocalizada na sada da fornalha e frente do banco

gerador;

Sua finalidade a transferncia de calor dos gases de

combusto ao vapor saturado produzido no balo devapor. Este processo, simultaneamente, diminui atemperatura do gs de combusto e aumenta atemperatura do vapor at o grau de superaquecimentode projeto. O resultante aumento na energia til dovapor permite o uso mais eficiente na turbina para a

gerao de eletricidade;

Caldeiras de recuperao modernas operam comtemperatura de vapor de sada do superaquecedorentre 400-496 C.


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SUPERAQUECEDORES O superaquecedor consiste de uma srie de feixes detubos tangenciais espaados ou ligados por membranas

formando uma estrutura mais compacta e menossuscetvel a entupimentos;

Os superaquecedores com tubos espaados so maiseficazes em termos de troca trmica por unidade de rea,porm, devido a forma construtiva so mais suscetveis incrustao e mais difceis de limpar pela ao dossopradores de fuligem;

Por outro lado, os superaquecedores membranadosformam uma superfcie contnua dificultando a formaode blocos rgidos e facilitando a limpeza pelos sopradoresde fuligem.


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Painis doSuperaquecedor

foto

Fluxo vaporFluxo vapor


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Foto obra -Superaquecedores

ref. Cenibra


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Os superaquecedores constituem-se


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Os superaquecedores constituem-sede sees de baixa e alta temperaturacom um ou mais conjuntos de

desuperaquecedores interestgios;

O superaquecedor projetado paramanter a temperatura desejada do vapordentro de uma faixa de variao decargas operacionais;

O desuperaquecedor proporciona ocontrole da temperatura final de vaporpela injeo de gua ou condensadoentre sees do superaquecedor.


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Existem vrias formas de arranjos defluxo do vapor no superaquecedor. Oarranjo mais conservador aquele emque o fluxo de vapor nos tubos dosuperaquecedor seja paralelo ao fluxo de

gs;Desta forma o vapor de temperaturamais baixa alimentado na regio de

temperatura mais alta nos gases,proporcionando mxima proteo aostubos do superaquecedor contra odesgaste de metal.


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Outras possibilidades so o

fluxo contracorrente e fluxoscombinados, paralelo / contracorrente, muito utilizados

atualmente;O fluxo de vapor contracorrente nas sees de

baixa temperatura de vapor egases e paralelo nas seesexpostas ao calor radiante da

fornalha


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BANCO GERADOR (BOILER

BANK)A seo de gerao est localizada fora

da fornalha, aps o superaquecedor e,

juntamente com as paredes de gua dafornalha e screen, constituem a superfciede gerao de vapor.

BANCO GERADOR (BOILER


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BANCO GERADOR (BOILERBANK)

A seo de gerao em caldeiras de doisbales consiste de um balo superior devapor e um balo inferior de gua, queesto conectados entre si por centenas de

tubos no revestidos, fixados em orifciosnas paredes espessas dos bales, eexpandidos por um processo demandrilhamento a fim de obter umaconexo selada.

Alguns projetos de presso mais altatambm incorporam uma solda de selagempara obter estanqueidade nas conexesdos tubos aos bales.

A seo de gerao em caldeiras de umb l i t ti i t i i d


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balo consiste tipicamente em painis detubos que so soldados no topo e no

fundo em coletores relativamentepequenos. Sem a necessidade deconexes mandrilhadas, este projetoelimina a possibilidade de vazamento de

gua.

Da mesma forma que as paredes de guada fornalha e screens, a seo de gerao

alimentada pelos tubos de queda dobalo de vapor. A gua entra peloscoletores de entrada no fundo dospainis, circula pelos tubos e sai pelos

coletores de sada no to o.


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BANCO GERADOR

Da mesma forma que nas paredes degua e no screen, na seo de gerao o

calor transferido do gs de combustopara a gua de circulao, criando umamistura de gua / vapor ascendente quedeve ser separada no balo de vapor.


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Feixe tubular curvado

T b l i


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Tubulo superiorO tubulo superior, ou tambor de vapor o elemento da caldeira onde injetada a gua de alimentao e de onde retirado o vapor. No

interior dele esto dispostos vrios componentes.


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O tubulo de vapor construdo com chapa de ao carbono de altaqualidade (ASTM A285 grau C, ASTM A515-60 ou A515-70). O

dimensionamento da espessura do tubulo feito baseado nocdigo ASME SECTION I e depende do material usado nafabricao.

Os tubos so mandrilados nos tubules e se dividem em tubos dedescida dgua e tubos de gerao de vapor, que descarregam a

mistura gua/vapor no tubulo.

Na descarga dos tubos de gerao de vapor instalada umachicana (chapa defletora) que uma caixa fechada no fundo e noslados, destinada a separar a gua contida no tubulo e amenizar as

variaes do nvel de gua, ocorridas no tubulo de vapor.Existem em alguns casos uma segunda chapa defletora, cujafinalidade separar partculas de gua ainda contidas no vapor.


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Eng.Gilson Cardoso, M.Sc.Balo de vapor com separador tipo tela (baffle).


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BALO DE VAPOR


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BALO DE VAPOR O balo de vapor composto

internamente por uma srie deciclones centrfugos e separadores degotas para remoo das gotasarrastadas com o fluxo de vaporsaturado. A sada de vapor para osuperaquecedor ou para o processo feita pela parte superior.

Esto conectados ao balo adosagem qumica e a tubulao dealimentao de gua doseconomizadores;


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BALO DE VAPOR

Caixas de vapor nas laterais do balo recebema mistura vapor/gua proveniente do bancogerador e fornalha.

Nvel de gua controlado no balo de vaporpara assegurar a distribuio a todas as partes

da fornalha, banco gerador e screen seexistente.


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Vista dosInternos do

Tubulo deVapor

Vista Lateral do Tubulo de Vapor


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Descrio das conexes

1- Downcomer principal ( 457,2 mm)

2- Downcomer do Evaporador ( 219,1 mm)

3- Downcomer do Screen d gua ( 219,1 mm)

4- Entrada de gua de Alimentao ( 219,1 mm)

Foto obra Tubulo


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Foto obra Tubulo

Foto obra Tubulo


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Foto obra Tubulo


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Cantoneira

No interior do tubulo recomenda-se instalar umacantoneira que tem a funo de promover uma sucoao longo do tambor; devido diferena de presso no

tambor e na descarga para a atmosfera, esta sucoarrasta a lama de toda extenso do tambor.

Em caldeiras que no possuem esse tipo de cantoneira,

a descarga de fundo remove principalmente a lama dasregies prximas ao furo da tubulao de drenagem.

A cantoneira deve ser instalada conforme figura aseguir....


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Feixe Tubular

O feixe tubular (Boilers Convection Bank) um conjunto de tubos

que faz a ligao entre os tubules da caldeira.

Pelo interior destes tubos circulam gua e vapor.

Os tubos que servem para conduzirgua do tubulo superior para o

inferior so chamadosdowncomers, ou tubos de descida, e os

tubos que fazem o sentido inverso (mistura de gua e vapor) soconhecidos porrisersou tubos vaporizantes.

Os Feixes tubulares podem ser:


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Os Feixes tubulares podem ser:

Feixe tubular reto: muito usado em caldeiras mais antigas, nasquais os tubos eram ligados atravs de caixas ligadas ao tubulo de

vapor.



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b l l d


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Feixe Tubular com Fluxo Cruzado

Feixe Tubular com Fluxo Axial: utilizados em


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Feixe Tubular com Fluxo Axial: utilizados emcaldeiras a carvo com alto teor de cinzas


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BALO DE GUA (LAMA) O balo de gua composto

internamente por um trocador decalor para o vapor, responsvel pelo

resfriamento de parte do vaporproveniente de estgiosintermedirios de superaquecimento.

A descarga de fundo (blowdown)

feita no balo inferior em caso decaldeiras com 2 bales.


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Equipamentos Perifricos

So considerados tambm como parte integrante deuma caldeira, outros equipamentos denominados comoauxiliares ou perifricos, cujo bom desempenho e

controle ajudam a boa operao de uma caldeira, queso eles:

economizador,

Pr-aquecedor,

soprador de fuligem.


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ECONOMIZADORES

O economizador a primeira seo da superfcie deaquecimento pela qual a gua de alimentao passa.Geralmente, esta a ltima seo que absorve ocalor dos gases.

O economizador consiste de tubos verticaisconectados a coletores no topo e no fundo.Geralmente estes tubos so aletados a fim deaumentar a eficincia de transferncia de calor. guade alimentao, entra no economizador atravs doscoletores inferiores e sai pelos coletores superiores.

Os gases de combusto que saem da seo de

gerao fluem sobre os tubos do economizador dotopo ao fundo da seo. A direo do fluxo de gspode ser atravs dos tubos (fluxo cruzado), em queso necessrias vrias passagens, ou podem fluirparalelamente aos tubos.

A fim de obter a maximizao da


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A fim de obter a maximizao daeficincia trmica da caldeira,

geralmente so utilizadas vriassees de economizadores;

Tipicamente, uma caldeira derecuperao moderna de baixoodor, opera com temperatura desada de gs de aproximadamente

175 o C.


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SISTEMAS QUE COMPEM A


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SISTEMAS QUE COMPEM ACALDEIRA

Sistema de ar de combusto; Sistema de alimentao de gua;

Sistema de combustveis;

Sistema de sopragem de fuligem;

Sistema de coleta de cinzas;

Sistema de gases de combusto

SISTEMA DE AR DE


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SISTEMA DE AR DECOMBUSTO

O sistema mais comum nas novascaldeiras de recuperao qumica um

sistema de ar em trs nveis, com doisnveis localizados abaixo da elevao dobico de asperso do licor negro e umlocalizado acima;

Estas elevaes so chamadas como arprimrio, secundrio e tercirio.

SISTEMA DE AR DE


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SISTEMA DE AR DECOMBUSTO

O ar primrio necessrio para a combusto docarbono no leito e, desta forma, liberar o calor paramanter a temperatura, forma e tamanho do leito;

Este fluxo no deve perturbar o leito de forma a resultar

em arraste excessivo, contudo, deve estar em contatocom a superfcie do leito, para realizar a reao deoxidao do carbono;

Para atingir este objetivo, o sistema de ar primrio projetado com portas pequenas e espaadas,distribudas nas quatro paredes da fornalha.


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O ar secundrio necessrio parafornecer o oxignio para a queima dosgases combustveis liberados da pirlise e

mantendo desta forma s temperaturasaltas na parte inferior da fornalha,necessrias ao processo de secagem ecombusto dos slidos.

O sistema de ar secundrio tambm deve


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O sistema de ar secundrio tambm deveser projetado para minimizar a formao

de coluna de alta velocidade no centro dafornalha (efeito chamin), e assim,eliminar o potencial de arraste excessivo.

Para a obteno desses resultados, osistema de ar secundrio projetado comportas maiores localizadas nas paredeslaterais da unidade. Alguns fabricantes

tambm incluem portas de ar secundrionas paredes dianteiras e traseirasnormalmente em fornalhas maiores.


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O ar tercirio necessrio para o fornecimento de oxignio paral t b t d lt i lib d d i li


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completar a combusto dos volteis liberados da pirlise e paraqueimar os gases de enxofre reduzidos a fim de minimizar a

emisso de odores da unidade. A quantidade mnima controladade excesso de ar necessrio neste fluxo, para assegurar que oscombustveis (monxido de carbono e TRS) no gs de combustosejam oxidados. O fluxo de ar tercirio deve proporcionar a turbulncianecessria para a gerao de mistura ntima do ar com os gasesliberados da parte inferior da fornalha. Deve tambm gerar umperfil de temperatura uniforme do gs na largura da fornalha. So normalmente usados dois diferentes sistemas de ar

tercirio, o concntrico e ar tercirio entrelaado.

O ar concntrico consiste de quatro caixas de ar localizadas


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O sistema entrelaado consiste de portas de ar mltiplas

localizadas nas paredes frontais e traseiras da unidade. Cadaporta equipada com damper de controle de fluxo de ar.

qnos cantos da fornalha. Cada caixa de ar equipada comdampers de controle de fluxo de ar para a otimizao da

admisso do ar tercirio em funo das variaes decaractersticas de combustvel e de carga


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Nvel de ar % fluxo Presso em Temp. Localizaao


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mmca (C)

Primrio 30 a 50 50 a 100 150 a 200 0,6 a 1,0 macima dofundo

Secundrio 30 a 50 150 a 250 150 a 200 1,8 a 3,0 macima dofundo

Tercirioconcntrico

10 a 30 150 a 300 30 a 200 1,2 a 1,8 macima dosbicos delicor

Tercirioentrelaado 10 a 30 250 a 500 30 a 200 1,2 a 1,8 macima dosbicos delicor


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Normalmente todo o ar primrio e secundrio aquecido a cerca

de 150C a fim de melhorar as condies da combusto eestabilizar o leito. Utilizam-se aquecedores de ar indiretos a vapor

normalmente combinando estgios de baixa e mdia presso.Existe uma tendncia atual em aumentar a temperatura do ar at200C devido a tendncia de reduo do poder calorfico doslicores em funo dos fechamento de circuitos nas fbricas. O artercirio normalmente injetado a temperatura ambiente parareduzir a temperatura dos gases e minimizar o arraste.

Sistemas automticos de limpeza das aberturas de ar tem sido


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Sistemas automticos de limpeza das aberturas de ar tem sidofrequentemente instalados em novas caldeiras bem como em

reformas de caldeiras existentes. Limpadores mecnicos soinstalados no ar primrio e secundrio e operam em umasequncia automtica pr estabelecida de acordo com asnecessidades de limpeza. O acionamento destes limpadores podeser pneumtico ou eltrico de acordo com o fornecedor. Avantagem principal a de garantir uma distribuio homogneado ar e desta forma garantir a estabilidade no leito que fundamental para a combusto, controle das emisses e controledo arraste.


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P d d


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Pr aquecedor de ar

O pr-aquecedor de ar um equipamento (trocador decalor) que eleva a temperatura do ar antes que esteentre na fornalha. O calor cedido pelos gases

residuais quentes ou pelo vapor da prpria caldeira. A instalao desses equipamentos oferece a vantagem

de melhorar a eficincia da caldeira pelo aumento datemperatura de equilbrio na cmara de combusto.

De acordo com o princpio de funcionamento, os pr-aquecedores de ar podem se classificar em:

pr-aquecedor regenerativo e pr-aquecedor tipocolmia.


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Bomba alternativa (ou de mbolo)

Vlvula de retenoSada de

gua

Entrada de gua Roda motora

mbolo

C e n t r o d e T e c n o l o g i ae m C e l u l o s e e P a p e l

SENAI - CETCEP


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Sistema de aguae vapor


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SISTEMA DE GUA


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SISTEMA DE GUA


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Turbo Bomba de gua de


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Alimentao da Caldeira

FIGURE 50 PROCESS FLOW DIAGRAM - WATER AND STEAM


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CIRCULAO DA CALDEIRA


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A circulao natural dacaldeira feita a partir dadiferena de densidade e oefeito empuxo criado pelasgotculas de vapor subindo

pelos tubos

Nos tubos externos ou frios agua desce e nos tubos emcontato com regio quente a

gua Sobe

VEPAT

DETALHE


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Internos do Balo

VEPAT


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SISTEMA DE

CIRCULAO

SISTEMA DE COMBUSTVEL


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A queima de combustvel auxiliar necessria em

todas as caldeiras, especialmente para a partida eparada; Os queimadores de combustvel auxiliar so

projetados para queimar leo e/ou gs natural. Cada queimador de combustvel auxiliar localiza-se

em sua prpria caixa de ar, com fonte de ar decombusto e de ignio.

Os ignitores podem ser do tipo contnuo com queimade leo leve, gs natural ou propano, ou ainda

podem ser do tipo arco intermitente de alta energia.Cada combinao de acendedor / queimador vemequipado com dispositivo de sensor de chama e aqueima, monitorada continuamente pelo sistemade gerenciamento de chama.


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Queimadores


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Os queimadores so peas destinadas a promover, de

forma adequada e eficiente, a queima dos combustveisem suspenso.

Em volta do queimador, existe um refratrio de formatocnico que tem grande importncia para uma queima

adequada do combustvel lanado pelo queimador. Esserefratrio tem as seguintes finalidades:

auxiliar na homogeneizao da mistura ar/combustvel,graas ao seu formato;

aumentar a eficincia da queima, graas a suacaracterstica de irradiar o calor absorvido;

dar forma ao corpo da chama.


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SISTEMA DE SOPRAGEM


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SISTEMA DE SOPRAGEM Um projeto e o arranjo adequado das superfcie deaquecimento da caldeira limitam, mas no evitam,

os depsitos de cinza nas superfcies de troca decalor;

Sopradores longos e retrteis so utilizados em todo

o superaquecedor, banco de gerao eeconomizadores para limpeza das superfcies; Geralmente, os fabricantes de caldeiras posicionam

cada soprador de acordo com a recomendao dofabricante do soprador quanto a sua eficcia delimpeza. Isto resulta em sopradores comespaamento de 2,4 a 3,0 m no superaquecedor ebanco gerador e 3,0 a 3,6 m no economizador.

Sopradores de Fuligem


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Sopradores de Fuligem

Os sopradores de fuligem (ramonadores) permitem umadistribuio rotativa de um jato de vapor no interior dacaldeira e tem por finalidade, fazer a remoo dafuligem e depsitos formados na superfcie externa dazona de conveco das caldeiras.

Os tubos sopradores so providos de orifcios e sodistribudos em pontos convenientes de modo a garantir

jateamento na maiorrea de aquecimento possvel.


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Os fabricantes dos sopradores utilizamdiferentes tipos de bicos com o objetivo

f


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de possibilitar um fluxo de vapor de alta

velocidade e vazo que desaloja osdepsitos de cinza das superfcies deaquecimento da caldeira. O vaporsuperaquecido de alta presso

normalmente utilizado como meio delimpeza. Sistemas atuais de sopragempermitem a regulagem da velocidade decada soprador pelo uso de inversoresde frequncia instalados em cadacentral de comando de motores.

Sistemas otimizados gerenciam asopragem de acordo com a


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p gtransferncia de calor em cada setor da

caldeira. O diferencial de temperaturados gases em cada setor determina asnecessidades de sopragem. O uso de desindexadores de forma adefasar, a cada ciclo de sopragem, aposio do soprador, permitem efetuara limpeza em todas as reas evitando a

formao de pedras em pontos nocobertos pela sopragem.


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SISTEMA DE COLETA DECINZAS


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CINZAS A cinza coletada nos Hoppers do banco gerador,

economizadores e no fundo dos precipitadoreseletrostticos.

Devido a tiragem induzida da fornalha, so instaladasvlvulas rotativas, abaixo dos hoppers , para selagem

das entradas de ar; Em algumas fbricas instalado um moinho de

martelos no fluxo de cinzas do banco para desintegraras pedras formadas. Isto ocorre devido ascontaminaes de cloreto e potssio nas cinzas e

abaixamento do ponto de amolecimento (stickie),causando a formao de pedras no banco gerador.


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Na maioria das plantas, o exaustor IDF estl li d i it d E t


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localizado aps o precipitador. Esta

configurao evita problemas de incrustaesnos exaustores e, consequentemente,desbalanceamento e perda de capacidade. O controle de tiragem feito atravs da

medio da presso no interior da fornalha e osinal enviado aos ventiladores de tiragem develocidade varivel. O controle de velocidadepode ser feito por acoplamentos hidrulicos,inversores de frequncia ou diretamente pelocontrole do fluxo de vapor para turbinas.

Dampers so instalados nos dutos de gasesf


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de forma a possibilitar o isolamento de um

conjunto precipitador e exaustor; Controle feito dos diferenciais de pressoem cada setor da caldeira de forma a poderavaliar possveis entupimentos;Analisadores de gases so instalados nachamin de forma a determinar as emissesde poluentes tais como o TRS, SO2, NOx eCO; O controle de particulados efetuado porprecipitadores eletrostticos de altaeficincia.

CALDEIRA AQUATUBULAR PARA QUEIMA DE LENHA


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Caldeira aquatubular para queima de lenha em toras, com trspassagens de gases quentes, sendo uma passagem de radiao eduas de conveco. Nesta caldeira a passagem dos gases nosentido vertical.

CALDEIRA VERTICAL PARA QUEIMA DE LENHA


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OPERAO

Operao


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Os objetivos da operao da caldeira so:

a) Alta disponibilidade operacionalb) Manuteno da carga desejada de queima do

combustvelc) Manuteno da produo desejada de vapor

d) Controle das emisses atmosfricase) Maximizao da eficincia trmica

Estratgias operacionais1. Controle da combustoa) Manuteno do teor de slidos secos o mais alto e estvel

( )


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possvel (combustvel slido).

b) Manuteno da taxa de queima estvel.c) Manter o mnimo de excesso de ar possvel sem afetar as

emisses.d) Boa mistura de ar / combustvel em especial nos nveis de ar

secundrio e tercirio.e) Manuteno de uma camada bem distribuda e uniforme (para olicor negro).

f) Otimizar o tamanho da gota de combustvel (para combustveislquidos) atravs do controle de temperatura visando (1) obter

temperaturas altas na fornalha inferior, (2) minimizar o arraste,(3)minimizar as emisses e (4) manter o reciclo de cinzas emcondies aceitveis.

2. Controle do arrastea) Otimizar o tamanho da gota de combustvel atravs do


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a) Otimizar o tamanho da gota de combustvel atravs docontrole de temperatura.

b) Reduzir ao mnimo possvel o excesso de ar semcomprometer as emisses.

c) Utilizar configuraes de ar secundrio e tercirio queprovoquem turbulncia, maximizando a mistura e

minimizando o efeito chamin.d) Maximizar o teor de SS do licor.e) Controlar a temperatura dos gases de combusto pelo

uso de maiores quantidades de ar tercirio.

f) Evitar o uso de queimadores de leo em conjunto aqueima de licor.g) Manter presses estveis nas caixas de ar em especial o

ar secundrio.

3. Controle das emisses


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a) Garantir um excesso de ar mnimo necessrio aoxidao.

b) Garantir uma mistura adequada de ar nos nveis dear secundrio e tercirio para obter a oxidao.

c) Evitar a queima de leo que contm Enxofre e tende

a aumentar as emisses de SO2.d) Minimizar o reciclo de cinzas sem comprometer o

controle das emisses gasosas, para diminuir acarga de cinzas nos precipitadores.


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SEGURANA

Falhas dos tubos do fundo, da parede e do screen, constituem osproblemas mais srios. Falhas nos tubos do banco gerador podemresultar na entrada de gua na fornalha dependendo da localizao


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resultar na entrada de gua na fornalha dependendo da localizao

do vazamento. As falhas nos tubos do economizador normalmente,no oferecem risco de exploso porque no h caminho diretoentre o ponto da falha e o interior da fornalha.Os vazamentos do superaquecedor no so normalmente um riscode exploso devido a presena de vapor ao invs de gua.

Superaquecimento, problemas de solda, corroso, danosmecnicos e fadiga por vibrao so algumas das causas defalhas nos tubos. Muita ateno deve ser dada no projeto, nasprticas de operao e nos procedimentos de manuteno deforma a minimizar a ocorrncia de falhas nos tubos.


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Tanque externo


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Vapor

condensado

Queimador

Termostato

Rede Geral

Tanque deservio

Resistncia eltricaVapor

Condensado

Resistnciaeltrica

Vlvula de controle dofluxo (VCF)

Vapor

Termostato

condensado

Rede interna de leo combustvel


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Instalao esquemtica

Depsito leo

diesel auxiliar

Aquece.

leo


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Vapor


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Vlvula solenide

Vlvula comandode fogo

Ar primrio

Servomotor

Arsecundrio


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Capuz proteo

Castelo

Capuz de proteo

Castelo

Vlvula de comando de

fogo (VCF)

Fenda

Nota:

A = leo do aquecedor

C = leo para o combustorR = retorno de leo para o

depsito de servio

M = fenda horizontal-fogo

mx. fenda inclinada-fogo

min.

FI 05 - Geradores de Vapor C e n t r o d e T e c n o l o g i ae m C e l u l o s e e P a p e lSENAI - CETCEP


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Tanque de PVC para

soluo a seradicionada

Reservatrio

de gua

Dosador

Nvel do Piso

Caldeira

Bomba dealimentao

I - entrada de gua da bomba.


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VR

VR 1

I

BR

VR 2 II

BM

VI

Monte aqui o filtro de gua (FA)

II - entrada de gua fria para oinjetor (BM)


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Acoplamento Caldeira Tubo de vidro

Sada de dreno

Registro para drenagem

Visor de nvelVapor

gua


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Cmara

BiaNvel de gua

Tambor de vapor

Caixa de comando


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Isolador Parede do tubo de vapor

Nvel da gua

Regulador de nvel Mximo

Regulador de nvel normal

Regulador de nvel mnimo


SENAI - CETCEP


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Tambor de vapor

gua

Tubo termosttico

gua dealimentao


SENAI - CETCEP

Tubo externo


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Eng.Gilson Cardoso, M.Sc.FI 05 - Geradores de Vapor C e n t r o d e T e c n o l o g i ae m C e l u l o s e e P a p e lSENAI - CETCEP

Nvel normal de gua

Tubo interno

Gerador

DrenoVlvula reguladora degua de alimentao

Tubo deconexo

Fole

Alavancade desvio

Vapor


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Vapor

gua

gua yb

ya

p

Ponte de

selagem

h

ya

Documents

Caldeira Aquatubular