Arranjo instrumental para monitorar temperaturas de superfície em feixes tubulares de unidades geradoras de vapor

• Main Author: Silva, Rodrigo Corrêa da
• Other Authors: Universidade Federal de Santa Catarina
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Florianópolis, SC 2012
• Subjects: Engenharia mecânica; Caldeiras; Temperatura; Monitoramento; Energia termeletrica
• Online Access: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/91960

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. === Made available in DSpace on 2012-10-24T04:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248793.pdf: 8566814 bytes, checksum: 5bc613b82b36d750b3bde431f10a47b9 (MD5) === A iminente crise do setor elétrico nacional decorrente da crescente demanda de energia mostra a necessidade de novos investimentos no setor. Nesse contexto, apesar dos incentivos governamentais em fontes alternativas de energia, as centrais termelétricas a carvão ainda se constituem na alternativa que melhor atende essa necessidade. Além da implantação de novos projetos, é de fundamental importância a repotenciação ou a modernização das usinas existentes, buscando maior vida útil de seus componentes e, conseqüentemente, redução da indisponibilidade operacional. No caso do complexo termelétrico Jorge Lacerda, de Capivari de Baixo-SC, as paradas forçadas para manutenção têm como conseqüência a indisponibilidade do fornecimento de energia, a qual está relacionada, principalmente, com as falhas nos tubos que compõem os feixes tubulares das unidades geradoras de vapor, devido aos acentuados gradientes térmicos. Este trabalho apresenta, fundamentalmente, um aparato instrumental capaz de monitorar as temperaturas de superfície dos feixes tubulares na região de escoamento dos gases de combustão. Dessa forma, resultados confiáveis poderão ser obtidos e um banco de dados poderá ser gerado para servir de subsídio na validação de modelos numéricos, bem como, conferir segurança à solução definitiva dos problemas associados aos gradientes térmicos. Esse aparato instrumental é constituído por sensores de temperatura fixados diretamente na superfície dos tubos. Tais sensores utilizam termopares de isolação mineral, os quais possuem um perfil adequado para aplicação em ambientes agressivos. Entretanto, as configurações dos sensores disponíveis atualmente apresentam limitações que conduzem a valores superestimados das temperaturas medidas. Dessa forma, uma nova configuração é proposta com o intuito de minimizar os erros inerentes às configurações atuais. Resultados obtidos através de uma análise teórica-experimental apontam, positivamente, para o sensor proposto. Alguns tubos do superaquecedor final e reaquecedor de vapor, existentes em uma unidade geradora de vapor pertencente ao complexo termelétrico Jorge Lacerda, foram instrumentados e os resultados obtidos são apresentados e avaliados sob diferentes condições operacionais. The imminent crisis of the electrical sector in Brazil due to the crescent demand of energy shows the necessity of new investments on the sector. However, despite the government incentives on energy alternative resources, the coal thermoelectrical power plants are still the best alternative to attend this necessity. Besides new projects, it is important to redesign the existent power plants, aiming an increase of useful life of their components and, consequently, reduction of the unavailability operational. At Jorge Lacerda Thermoelectric Complex in Capivari de Baixo-SC, the unplanned outages has as consequence the unavailability of the energy supply, which are frequently correlated with the fails on the tube bundles in the boilers due to the accentuated thermal gradients. This work presents primarily an instrumental apparatus for instrumentation and monitoring of tube bundles surface temperatures at the combustion gases flow region. Through this approach, reliable results may be obtained and a database may be generated to provide validation of numerical models and definitive solutions of the problems due the thermal gradients. This proposed apparatus is based on the usage of sensors attached directly on the surface tubes. These sensors use sheathed thermocouples which have a suitable profile for using on several environments. However, the sensor configurations currently available show limitations that lead to overestimated temperature values. Thus, a new configuration is proposed in order to reduce the errors. Results obtained through theoretical-experimental analysis show favorable to the use of this configuration. Specific tubes of the final superheater and final reheater of a pulverized coal boiler situated at Jorge Lacerda Thermoelectric Complex were instrumented and the results are presented and evaluated on different operational conditions.