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Jun 09, 2023

Projetando sistemas de duto/pilha úmida para carvão

À medida que os limites às emissões de SO2 se tornam mais rigorosos, muitas centrais eléctricas alimentadas a carvão estão a adicionar novos sistemas de dessulfurização de gases de combustão (FGD) ou a actualizar os existentes. A maioria desses sistemas emprega

À medida que os limites às emissões de SO2 se tornam mais rigorosos, muitas centrais eléctricas alimentadas a carvão estão a adicionar novos sistemas de dessulfurização de gases de combustão (FGD) ou a actualizar os existentes. A maioria destes sistemas emprega tecnologias de FGD úmidas. Muitas plantas com sistemas FGD úmidos utilizam gases de combustão reaquecidos para secar os gases saturados que saem do absorvedor do sistema antes de serem enviados para a chaminé.

No entanto, devido ao custo cada vez mais elevado da energia e/ou à necessidade de diminuir as emissões totais de SO2 das instalações, o reaquecimento dos gases de combustão normalmente já não é utilizado em novas instalações e está a ser eliminado nas instalações já em serviço. Sem reaquecimento, os gases de combustão saturados que saem do absorvedor entram diretamente na chaminé. Juntamente com as gotículas transportadas do eliminador de névoa, o vapor de água condensado dos gases de combustão saturados cria uma película líquida que cobre as paredes do duto de saída do absorvedor e do revestimento da pilha. Este filme deve ser coletado e drenado do sistema por um processo denominado operação de pilha úmida. Se os dutos, o revestimento da pilha e o sistema de coleta de líquidos não forem projetados adequadamente, quantidades inaceitáveis ​​de gotículas de líquido poderão ser descarregadas do topo da pilha.

A operação sem problemas de uma unidade FGD com dutos e chaminés úmidos requer a investigação de diversas áreas potencialmente problemáticas relacionadas ao manuseio e descarga de gases de combustão úmidos. Isto deve ser feito durante o projeto da chaminé e do sistema de dutos. Este artigo descreve os aspectos importantes do projeto que devem ser abordados para que a descarga de líquido de uma instalação de pilha úmida nova ou reformada seja minimizada.

Embora os sistemas FGD úmidos tenham sido usados ​​há décadas, a maioria operava com pilhas secas. No final da década de 1970, algumas concessionárias começaram a usar dutos úmidos e chaminés para reduzir seus custos operacionais, mas em muitos casos o resultado (imprevisto) dessa mudança foram níveis inaceitavelmente altos de descarga de líquido na pilha (SLD). Para melhorar a compreensão dos processos físicos que ocorrem nos sistemas FGD húmidos, na década de 1980, o EPRI patrocinou uma série de programas para determinar as principais variáveis ​​que contribuem para a re-arrastamento de líquidos. Os resultados de um desses estudos foram resumidos no Relatório EPRI No. CS-2520, "Entrainment in Wet Stacks".

No final da década de 1990, muitas usinas de serviços públicos operavam com sistemas de dutos/pilhas úmidas – a maioria equipada com coletores de líquidos – e um conjunto de experiência suficiente havia sido desenvolvido para que o EPRI patrocinasse outro programa para desenvolver diretrizes práticas para projeto e operação de pilhas úmidas. Os resultados deste estudo foram resumidos no Relatório EPRI No. TR-107099, "Wet Stacks Design Guide".

Conforme detalhado nos dois relatórios, o desenvolvimento de uma instalação eficaz de pilha úmida requer um projeto fluidodinâmico completo do sistema de duto/pilha úmida e dos coletores e drenos de líquidos. O processo de projeto, geralmente realizado por um laboratório de modelagem de fluxo com experiência nesta área, normalmente consiste em cinco fases distintas:

Utilizando os resultados das primeiras quatro fases, os engenheiros das concessionárias podem finalizar o projeto do sistema FGD úmido e redigir as especificações para licitações de fornecimento e construção. Os resultados da quinta fase são utilizados para apoiar a instalação do sistema de coleta de líquidos.

A experiência sugere que uma revisão inicial da geometria proposta de um duto de saída de absorvedor e abertura/entrada da pilha geralmente produz modificações recomendadas para tornar a geometria mais favorável à operação úmida. Esta revisão deve ser realizada por um consultor com ampla experiência em projeto e operação de sistemas de pilha úmida. As principais variáveis ​​do projeto do sistema, como velocidades do gás, altura e largura da ruptura e diâmetro do revestimento, devem ser comparadas com valores que se mostraram favoráveis ​​para operação úmida em outras plantas. Mudanças simples na geometria do sistema, como o ajuste da proporção de aspecto da ruptura, muitas vezes podem melhorar significativamente a eficácia do sistema de coleta de líquidos – melhorando os padrões de fluxo no revestimento inferior, minimizando o potencial de reentrada de líquido, reduzindo o número total de coletores de líquido necessários e/ou reduzindo a complexidade do sistema.