Usina Termelétrica – Ciclo Combinado

Autor: Anderson Clayton Batalha

Boa Vista – Roraima

Curso Operador Usina Termelétrica de Ciclo Combinado

Definição

Uma usina termelétrica operando em ciclo combinado pode ser definida como um conjunto de obras e equipamentos cuja finalidade é a geração de energia elétrica, através de um processo que combina a operação de uma turbina à gás, movida pela queima de gás natural ou óleo diesel, diretamente acoplada a um gerador.

Os gases de escape da turbina a gás, devido à temperatura, promovem a transformação da água em vapor para o acionamento de uma turbina a vapor, nas mesmas condições descritas no processo de operação de uma termelétrica convencional. A potência média dessas centrais vem a ser de 300 MW, muito inferior à de uma termelétrica convencional.

Como Funciona

Turbina a Gás:

A expansão dos gases resultantes da queima do combustível (óleo diesel ou gás natural) aciona a turbina a gás, que está diretamente acoplada ao gerador e, desta forma, a potência mecânica é transformada em potência elétrica.

Turbina a Vapor:

O funcionamento é exatamente igual ao descrito para usina termelétrica convencional, porém a transformação da água em vapor é feita com o reaproveitamento do calor dos gases de escape da turbina a gás, na caldeira de recuperação de calor.

Vantagens:

Além das já descritas na seção relativa à usina termelétrica convencional, deve ser ressaltado o rendimento térmico do ciclo combinado, que proporciona a produção de energia elétrica com custos reduzidos.

Falando um pouco mais sobre caldeiras, abordaremos um assunto ao qual muitas vezes é dado pouca atenção, o ciclo de concentração e a taxa de descarga de fundo. Um ponto importante de controle na operação de caldeiras, com foco na longevidade, eficiência e segurança, é a qualidade da água de alimentação e a qualidade da água dentro da própria caldeira. A menos que se tenha um super tratamento por osmose reversa e zero de contaminação do retorno de condensado, a água de alimentação da caldeira sempre apresentará minerais e outras moléculas em sua composição (Si4+, Cl-, Mg2+, Ca2+, Fe2+…), denominados impurezas. Conforme a caldeira gera vapor, teoricamente água pura no estado gasoso, essas impurezas que não evaporam permanecem dentro da caldeira, e com a entrada de mais água e a contínua geração de vapor, sua concentração aumenta. A esse processo dá-se o nome de Ciclo de Concentração e essa “água concentrada” dentro da caldeira, chama-se comumente de “LODO”. Esse processo de concentração é essencial para elevar o pH da água dentro da caldeira, para minimizar o processo de corrosão e evitar incrustação de sílica por passivação, e ajuda a diminuir a quantidade de O2 dissolvido na mesma, que também minimiza o processo de corrosão do vaso de pressão. Durante o processo de concentração, a quantidade de sólidos dissolvidos (TDS, medido em ppm) também aumenta, aumentando assim a condutividade elétrica da água dentro da caldeira. O valor ideal depende do tipo de caldeira e sua operação, mas como parâmetro de referência, para as caldeiras Fogo tubulares comuns, o ideal é trabalhar com a água da caldeira entre 4.000 e 5.000 micros/cm. Quando a caldeira trabalha com condutividade inferior a esse valor, provavelmente o pH também estará baixo. Quando superior, pode ocorrer o problema de arraste de umidade com o vapor, prejudicando a qualidade do vapor e causando problemas como o golpe de aríete. Para corrigir esse parâmetro, pode-se adotar as seguintes ações: Condutividade muito alta: para esse controle realiza-se a purga da caldeira. Essa purga pode ser realizada manualmente ou por válvulas controladas. A quantidade de água a ser eliminada, o tempo de abertura das válvulas e a frequência dependem fortemente das condições de operação do equipamento, do tratamento de água utilizado e da tubulação de purga do equipamento 

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Autor: Somática Educar

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