Avaliação experimental de eficiência térmica de um recuperador de calor e caldeira em um sistema de cogeração

Abstract

A escassez dos bens naturais e os constantes aperfeiçoamentos na área de energias renováveis exigem cada vez mais a busca por melhores condições e tecnologias para melhor aproveitamento energético em processos de combustão. O conjunto denominado pré-aquecedor de ar pode ser considerado o mais importante para a melhoria do processo de combustão de caldeiras convencionais. Este trocador está diretamente ligado à recuperação da energia disponível nos gases de combustão por contato indireto. A incrustação de fuligem (mistura de cinza e sílica) inerente ao processo de combustão é um dos fatores que mais impactam no rendimento térmico do equipamento. O presente trabalho analisa de forma transiente o efeito da incrustação sobre a parede interna dos tubos deste trocador de calor. Para isso, dois métodos para análise de desempenho foram utilizados, sendo o método definido neste trabalho como convencional, e o método proposto pela ASME (Performance Test Code 4.3 | PTC 4.3). Os resultados mostraram que embora o método convencional tenha apresentado valor médio de desempenho de 35% e o método ASME valor médio de 40%, ambos possuem o mesmo perfil, validando assim o método convencional. Além das análises de desempenho, outros resultados foram obtidos a partir dos dados determinados experimentalmente. Para realização deste trabalho, uma caldeira de alta pressão foi utilizada, sendo os dados de vazão dos fluxos de ar e gases para o método convencional, obtidos com a utilização de tubos de Pitot e tudo de Venturi desenvolvido especialmente para esta aplicacão

The scarcity of natural resources and the constant improvements in the area of renewable energies are forcing increasingly to search for better conditions and better technologies for energy recovery from combustion processes. The set called air pre-heater can be considered the most important for improving the combustion process of conventional boilers. This heat exchanger is directly linked to the recovery of the available energy in the flue gas by indirect contact. The fouling of soot (mixture of ash and silica) inherent in the combustion process is one of the factors that most impact the thermal performance of the device. This study examines by transient form, the fouling effect on the inner wall of the heat exchanger tubes of this. For this, two methods for performance analysis were used, the method defined in this study as Conventional, and the method proposed by the ASME (Performance Test Code 4.3 | 4.3 PTC). The results showed that although the Conventional method has shown average performance of 35% and the method ASME average of 40%, both have the same profile, thus validating the Conventional method. Besides the analysis of performance, other results were obtained from data determined experimentally. For this study, a high-pressure boiler was used, and the data of air flow and gas flow to the conventional method obtained with the use of Pilot tubes and Venturi specially developed for this application