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20 Explicações de Termos Profissionais para Turbina a Vapor Industrial (III)
Criado em 11.06
Um guia prático para sistemas de resfriamento, integração de vapor e avaliação de desempenho
A seleção de uma turbina a vapor industrial exige a compreensão de como ela interage com a planta ao seu redor. As condições de resfriamento, a recuperação de água, a demanda de vapor de processo e a verificação de desempenho influenciam o sucesso de um projeto.
O terceiro artigo da série de terminologia YTS explica 20 termos adicionais que ajudam proprietários de plantas, engenheiros e equipes de compras a avaliar instalações completas de turbinas a vapor.
1. Condensador de superfície a vapor
Um condensador de superfície a vapor converte o vapor de escape da turbina em água líquida, transferindo calor através das paredes dos tubos para a água de arrefecimento.
O vapor e a água de arrefecimento permanecem separados durante o funcionamento normal. Esta disposição permite a recuperação do condensado, ao mesmo tempo que proporciona o dissipador de calor de baixa pressão exigido por uma turbina de condensação. A limpeza dos tubos, as condições da água de arrefecimento e a remoção de ar afetam o seu desempenho.
2. Condensador Arrefecido a Ar — ACC
Um condensador arrefecido a ar condensa o vapor de escape da turbina no interior de tubos com aletas, utilizando ar ambiente para transportar o calor.
Um ACC seco direto evita a procura de água por evaporação associada a uma torre de arrefecimento húmida. O seu desempenho depende da temperatura do ar ambiente, do caudal de ar e das condições de instalação. O tempo quente e a recirculação de ar desfavorável podem aumentar a pressão de condensação.
3. Torre de Arrefecimento
Uma torre de resfriamento rejeita calor da água de circulação para a atmosfera, principalmente por meio da evaporação em uma torre úmida.
Para uma instalação de turbina refrigerada a água, refrigera a água que retorna do condensador. A sua especificação deve identificar o caudal de água, a carga térmica, a temperatura de bolbo húmido do ar de entrada e a temperatura necessária da água fria. Estas condições estabelecem uma base significativa para a seleção do equipamento.
4. Sistema de Água de Circulação
O sistema de água de circulação transporta água de arrefecimento entre o condensador e o equipamento de rejeição de calor da central ou a fonte de água.
Inclui bombas, tubagens, válvulas e equipamentos associados relevantes. A sua capacidade de caudal e resistência hidráulica influenciam o funcionamento do condensador e a potência de bombagem. A água de arrefecimento deve ser distinguida do condensado, que pertence ao circuito vapor-água.
5. Sistema de Remoção de Ar do Condensador
Um sistema de remoção de ar extrai ar e outros gases não condensáveis do condensador.
A acumulação de gases pode prejudicar a transferência de calor e aumentar a pressão de operação. Ejetores a vapor e bombas de vácuo de anel líquido são soluções comuns. A seleção deve distinguir o serviço de evacuação inicial do serviço de remoção contínua de gases durante a operação normal.
6. Poço quente
O poço quente é o espaço ou vaso de coleta que recebe o condensado do condensador.
Ele fornece um inventário de líquido controlado para o sistema de condensado a jusante. Seu nível deve atender tanto à operação do condensador quanto aos requisitos da bomba. A capacidade do poço quente, a instrumentação de nível e as conexões de reposição fazem parte da especificação do pacote do condensador.
7. Bomba de Extração de Condensado — CEP
Uma bomba de extração de condensado transfere água do poço quente do condensador para o sistema de condensado ou de água de alimentação a jusante.
Como ela retira água de um ambiente de baixa pressão, as condições de sucção exigem atenção especial. O arranjo da bomba deve proporcionar altura de sucção adequada e margens operacionais apropriadas para limitar a cavitação e manter uma transferência de condensado confiável.
8. Desaerador
Um desaerador remove gases dissolvidos, particularmente oxigênio, da água de alimentação da caldeira.
Num desaerador térmico, o aquecimento e o contacto vapor-água libertam gases, que saem através de uma ventilação controlada. A desaeração ajuda a reduzir a corrosão no circuito de água e vapor. Funciona em conjunto com o programa de tratamento de água da instalação, em vez de substituir todo o condicionamento químico.
9. Bomba de Água de Alimentação da Caldeira — BFP
Uma bomba de água de alimentação da caldeira eleva a água tratada à pressão necessária para a entrega na caldeira.
A sua pressão de descarga deve superar a pressão da caldeira e as perdas através do circuito de água de alimentação. O caudal requerido, a temperatura da água, as condições de aspiração e a gama de funcionamento influenciam a seleção. A bomba de água de alimentação tem uma função de pressão diferente da bomba de extração de condensado.
10. Estação Redutora de Pressão e Dessuperaquecedora — PRDS
Uma PRDS ajusta a pressão e a temperatura do vapor para satisfazer os requisitos a jusante.
A redução de pressão ocorre através de uma válvula reguladora. O resfriamento (desuperheating) normalmente utiliza injeção controlada de água, com a água injetada evaporando no vapor. A operação bem-sucedida depende de mistura adequada, distância de evaporação, qualidade da água e da faixa operacional requerida.
11. Sistema de Bypass da Turbina
Um bypass da turbina fornece uma rota alternativa de vapor ao redor da turbina.
Dependendo do arranjo da planta, ele pode alimentar um header de vapor de processo ou descarregar em um sistema de condensador adequadamente projetado. Pode auxiliar na partida, no desligamento ou na continuidade do fornecimento de vapor de processo. A capacidade requerida e o condicionamento de pressão–temperatura devem corresponder à função de bypass pretendida.
12. Acumulador de Vapor
Um acumulador de vapor armazena energia térmica para ajudar a equilibrar diferenças de curto prazo entre a oferta e a demanda de vapor.
Um projeto comum armazena água quente pressurizada. Quando a pressão cai durante a descarga, parte da água se transforma instantaneamente em vapor. Isso pode ajudar a atender cargas intermitentes, como processamento em lote, mas a capacidade de armazenamento e a variação de pressão admissível determinam o suporte disponível.
13. Gerador de Vapor por Recuperação de Calor — HRSG
Um HRSG produz vapor recuperando calor de uma corrente de gás quente, comumente o escape de turbina a gás.
O vapor recuperado pode alimentar uma turbina a vapor, um processo industrial ou ambos. O calor de escape disponível e as condições de vapor exigidas determinam a carga de projeto. Algumas instalações também utilizam queima suplementar quando o sistema é projetado para isso.
14. Diagrama de Balanço Térmico — HBD
Um diagrama de balanço térmico mostra os principais fluxos de energia e massa através de uma instalação de turbina a vapor.
Normalmente identifica as vazões de vapor e água, pressões, temperaturas e entalpias em locais importantes. Relaciona a operação da turbina com o fornecimento de vapor de processo, a recuperação de condensado e a rejeição de calor. Cada diagrama representa um caso operacional declarado, portanto um único diagrama não pode descrever todas as condições de carga possíveis.
15. Taxa de Calor
A taxa de calor expressa a energia térmica de entrada necessária para produzir uma unidade de energia elétrica, comumente em kJ/kWh.
Um valor mais baixo indica menor entrada de calor por unidade de eletricidade quando os limites de cálculo são equivalentes. A especificação deve identificar se descreve o ciclo da turbina ou a planta completa. Para cogeração, o tratamento do calor de processo útil também deve ser acordado.
16. Desempenho em Carga Parcial
O desempenho em carga parcial descreve o comportamento do equipamento abaixo de sua saída nominal.
Pode incluir alterações no consumo de energia, perdas de válvulas, capacidade de extração, demanda de refrigeração e consumo auxiliar. Uma máquina selecionada apenas pelo seu ponto nominal pode não proporcionar o melhor resultado anual. O desempenho deve, portanto, ser avaliado nas cargas que a planta espera utilizar com mais frequência.
17. Taxa de Rampa de Carga
A taxa de rampa de carga descreve a rapidez com que a potência da turbina varia, comumente expressa em MW/min ou como uma porcentagem da potência nominal por minuto.
A taxa admissível depende da condição térmica da máquina, dos limites mecânicos, do fornecimento de vapor e do modo de operação. Uma capacidade indicada para uma unidade totalmente aquecida não deve ser automaticamente aplicada durante uma partida a frio.
18. Carga Mínima Contínua
A carga contínua mínima é a potência mais baixa permitida para operação sustentada sob condições especificadas.
Os seus limites podem refletir requisitos de caudal de vapor, temperatura de escape, comportamento das pás, integração no processo ou outras considerações de projeto. Deve ser definido para a configuração operacional real. A capacidade de passar brevemente por uma condição de baixa carga não estabelece a adequação para operação contínua nessa condição.
19. Curvas de Correção de Desempenho
As curvas de correção de desempenho têm em conta o efeito de condições de funcionamento diferentes das condições de referência acordadas.
Por exemplo, alterações nas condições de entrada ou na pressão do condensador podem alterar a potência medida. As correções apropriadas permitem comparar os resultados numa base consistente. As curvas devem aplicar-se ao equipamento específico e ao método de ensaio; não melhoram o funcionamento real medido da máquina.
20. Teste de Aceitação de Desempenho
Um teste de aceitação de desempenho determina se o equipamento atende aos requisitos contratuais de desempenho acordados.
Ele requer uma fronteira de equipamento definida, instrumentos adequados, condições de teste controladas e um procedimento de cálculo acordado. A incerteza de medição e as correções permitidas devem ser abordadas. O contrato deve identificar o procedimento de teste aplicável, as quantidades garantidas e os critérios de aceitação antes da realização do teste.
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