Desenvolvimento de revestimento para tubulação de caldeiras de centrais termelétricas que operam a carvão mineral

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Campos, Pamella Kesseler de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; BR; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Palavras-chave em Português: Mechanical Engineering; Surfaces, Pipes; Boiler; Coating; Carbon fiber; Ceramic resin; Engenharia mecânica; Superfícies, Tubulações; Caldeira; Revestimento; Fibra de carbono; Resina cerâmica; CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11740

A geração é o segmento da indústria de eletricidade responsável por produzir energia elétrica e inseri-la nos sistemas de transporte (transmissão e distribuição) para que chegue aos consumidores. Da parcela de geração termelétrica, aproximadamente 9% da geração de energia provém de centrais térmicas que utilizam carvão mineral como combustível. O carvão brasileiro possui um alto conteúdo de impurezas e um baixo poder calorífico. Os tubos das paredes d água das caldeiras nos quais circula a água que se transformará no vapor que movimentará a turbina, estão sujeitos a alta temperatura e ambiente agressivo da erosão causada pelos fluxos de gases e particulados resultantes da queima incompleta do carvão. As partes metálicas do interior da caldeira e, em especial, os tubos da parede d água, sofrem desgaste acentuado em função da composição das cinzas do carvão mineral, partículas ricas em sílica, alumina e óxido de ferro. O processo de ataque às superfícies metálicas, potencialmente, é capaz de reduzir a espessura dos tubos e, por consequência, aumentar a frequência de ocorrência de perfurações, causando a indisponibilidade da unidade. O objetivo do presente trabalho foi elaborar um revestimento composto com resina cerâmica e tecido de fibras de carbono com a finalidade de proteger e retardar o processo de desgaste das superfícies metálicas das caldeiras movidas à carvão mineral. Para a caracterização e validação do revestimento foram realizados testes de desgaste por abrasão, desgaste por jateamento abrasivo, testes de adesão, ensaios de tração, um modelo de transferência de calor / eficiência térmica análise de custos e simulação térmica na temperatura crítica de operação das caldeiras. Os testes de adesão atenderam à norma ASTM D4541 e os revestimentos foram considerados bem sucedidos no aspecto adesão ao substrato. Nos resultados obtidos nos ensaios de abrasão por fricção contínua e por jateamento abrasivo, os esquemas de revestimento não demonstraram entre si diferença significativa quanto prolongamento do tempo de proteção do substrato. Desta maneira, indica-se o uso do primeiro esquema de revestimento. O uso do revestimento implica em uma redução da troca térmica da parede do tubo de 8% e um aumento de despesas relacionadas ao combustível de aproximadamente 3,3%. No teste simulação térmica foi constatado que o revestimento degradou-se após poucas horas de exposição à alta temperatura (550 °C). Então, apesar da redução de eficiência de troca térmica e o custo terem sido considerados relativamente elevados, este resultado deletério sobre os materiais obtido na simulação térmica na temperatura de operação das caldeiras aparentemente foi o que desqualificou o revestimento proposto para uso na situação especificada.