Eficiência Caldeira

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CÁLCULOS DE ABSORÇÃO E EFICIÊNCIA DE CALOR
O primeiro cálculo no processo de projeto da caldeira é o do calor absorvido pelos fluidos de trabalho - o fluxo de vapor primário e o fluxo de vapor reaquecido. O comprador estabelece esses fluxos em um ou mais pontos de carga e fornece ao fornecedor do gerador de vapor as pressões e temperaturas nas entradas e saídas dos conectores principais e de reaquecimento.
A capacidade da caldeira é dada em termos do fluxo de massa do vapor primário na classificação contínua máxima (MCR). Neste e em outros textos, o tamanho nominal da caldeira é geralmente expresso em "megawatts", uma aproximação usada para conveniência - os geradores de turbinas a vapor são classificados em potência elétrica com base nas condições de condensação declaradas. As caldeiras são classificadas adequadamente em sua (s) saída (s) de vapor em determinadas pressões e temperaturas.
Para uma unidade com um ou mais estágios de reaquecimento do vapor, o calor absorvido no (s) reaquecedor (es) é adicionado à absorção de calor do vapor primário para chegar ao Qabs total. A Fig. 3 enfatiza que essa absorção total de calor ocorre entre o ponto A, onde o combustível e o ar de combustão pré-aquecido entram no forno e queimam, e o ponto B, onde os gases deixam o economizador, que geralmente é o calor final do fluido de trabalho primário absorvedor.
O calor dos produtos de combustão que passam pelo aquecedor de ar é captado pelo ar e transferido imediatamente para o forno, essencialmente sem perdas.
CALOR FOGO
O combustível queimado, Qf, em BTU por hora, é dado pela relação [formula] onde n é a eficiência química geral do gerador de vapor.
A quantidade de combustível a ser queimado, a quantidade de ar a ser fornecida e os produtos formados são todos calculados a partir de Qf. Essas três quantidades determinam amplamente o tamanho do forno e dos outros componentes. A quantidade de combustível queimado, às vezes chamada de taxa de combustão, é encontrada dividindo Q, pelo alto valor de aquecimento do combustível (para dar a massa de combustível queimado por hora) ou, por gases combustíveis, a taxa volumétrica, que é o metro cúbico de gás disparado por hora.
eficiência do gerador de vapor
a eficiência de uma caldeira é considerada com mais freqüência a razão entre o calor absorvido pela água e o vapor e o calor químico no combustível queimado. Não é uma medida da eficiência com a qual o carvão ou outro combustível é queimado na câmara de combustão ou em uma grelha, embora o item de perda de calor de carbono em uma valência de calor seja responsável por isso. O moderno sistema de queima de suspensão reduz essa ineficiência de perda de calor de carbono a quantidades mínimas. A eficiência da caldeira também não é a taxa líquida na qual uma usina de geração elétrica produz energia, chamada taxa de calor líquida da usina em Btu / kWh. Mas a eficiência da caldeira deve ser conhecida para determinar o "Btu" consumido, para que a taxa líquida de calor da planta possa ser estabelecida para uma determinada unidade de turbina da caldeira. 
De forma simplista, uma caldeira absorve a maior parte do calor do combustível, mas é incapaz de "capturar" o calor dos gases que vão para a pilha. Incluído no calor perdido na pilha está o calor latente de vaporização da água no combustível e a água formada pela combustão de hidrogênio, que é impossível para a caldeira absorver. Assim, a eficiência se torna uma função do tipo e da análise do combustível queimado, do excesso de ar no qual é queimado, da temperatura do ar entrando e da temperatura do gás saindo do pré-aquecedor de ar e de vários outros fatores descritos posteriormente. Com base no combustível e nas temperaturas acima, as perdas de calor e os créditos são calculados como uma porcentagem da entrada de calor e a eficiência se torna
N=100-%perdas+%ganhos
O processo de contabilização de todas as perdas de calor, bem como o calor disponível no vapor, é conhecido como balanço de calor. O método de balanço de calor é freqüentemente usado para testar a eficiência de uma unidade operacional. Ao contrário do engenheiro de teste que pode medir essas perdas com precisão, o designer deve atribuir valores a alguns deles com base na experiência. As seguintes perdas são aquelas que devem ser conhecidas antes que a eficiência possa ser determinada.
1. Perda de produtos secos de combustão
2. Perda pela umidade do ar
3. Perda pela umidade do combustível
4. Perda pela presença de vapor de água nos combustíveis gasoso.
5. Perda devido a umidade do hidrogênio no combustível
6. Perda de calor sensível pelas cinzas
7. Perda por combustível não queimado
8. Perda por radiação e convecção
9. Outros tipos de perda por calor, etc
EXCESSO DE AR PARA COMBUSTÃO
Combustão perfeita ou estequiométrica é a oxidação completa de todos os constituintes combustíveis de um combustível, consumindo exatamente 100% do oxigênio contido na combustão
ar. Excesso de ar é qualquer quantidade acima dessa quantidade teórica. Os combustíveis comerciais podem ser queimados satisfatoriamente somente quando a quantidade de ar fornecida a eles exceder a que é teoricamente calculada conforme exigido a partir de equações que mostram as reações químicas envolvidas. A quantidade de excesso de ar fornecida em qualquer caso específico depende da:
1. O estado físico do combustível na câmara de combustão
2. Tamanho das partículas de combustível ou viscosidade do óleo
3. Proporção de matéria inerte presente
4. O projeto da caldeira e os equipamentos para a queima (queimadores)
Para uma combustão completa, os combustíveis sólidos exigem a maior quantidade de combustível e os gasosos a menor quantidade de excesso de ar. Os combustíveis que são subdivididos finamente ao entrar no forno queimam mais facilmente e requerem menos excesso de ar do que os induzidos em grandes pedaços ou massas. Queimadores, fogões e fornos com características de projeto que produzem um alto grau de turbulência e mistura do combustível com o ar de combustão requerem menos excesso de ar.
A tabela I indica a faixa de valores para a porcentagem de excesso de ar comumente empregada pelo projetista. Estes são expressos em porcentagem de ar teórico e são entendidos como sendo a condição de carga de projeto da caldeira. (Em cargas mais baixas, tanto no design quanto na operação, às vezes são usadas porcentagens mais altas.)
TEMPERATURA DO AR PARA COMBUSTÃO
Os cálculos de eficiência são baseados na temperatura do ar que realmente entrará no aquecedor de ar, não na temperatura ambiente (t ,,) nem na temperatura do ar de referência especificada (t). O aumento da temperatura do ar que passa pelo ventilador de tração forçada (FD) e pelo aquecedor de vapor ou de água quente deve ser adicionado a t ,, para chegar a t. Em função da energia consumida pelo ventilador, o aumento da temperatura do ar através de um ventilador FD pode ser calculado a partir de [formula]