Investigação preliminar da queima suplementar em caldeiras de recuperação usando ANSYS CFX
André Luiz Vieira1; Lucilene de Oliveira Rodrigues2; Fagner Luis Goulart Dias2; Eraldo Cruz dos Santos3; Marco Antonio Rosa do Nascimento2; Luiz Fernando Valadão Flôres2
1 Companhia Siderúrgia do Atlântico - CSA; 2 Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI; 3 Universidade Federal do Pará - UFPA
doi:10.20906/CPS/CON-2016-1635
Resumo
As turbinas a gás associadas às caldeiras de recuperação de calor tem sido utilizadas em inúmeras aplicações de geração de energia, visando o aproveitamento da energia térmica residual contida nos gases de escape. Considerando a atividade siderúrgica como grande consumidora de energia, a busca por processos mais eficientes e confiáveis tem sido recorrente. Contudo, isto representa um desafio, seja pela variação intensa da composição do combustível quanto na disponibilidade do mesmo, prejudicando sobretudo a geração de potência. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo inicial de viabilidade técnica da instalação de queimadores auxiliares nas HRSG visando aumento de desempenho das duas caldeiras de recuperação durante períodos de baixa carga e oscilações de composição das turbinas a gás, instaladas na Usina Termelétrica do Atlântico, UTE-CSA. Foram realizadas simulações numéricas no ANSYS CFX® para diversos posicionamentos dos queimadores, inicialmente alimentados com combustível metano, visando pós queima. Foram identificadas regiões com fortes recirculações e zonas de baixa pressão presentes nas seções superiores da HRSG, resultando em locais com elevada temperatura. Na região de saída, foram notados pontos com temperatura acima da máxima de projeto para os feixes tubulares do superaquecedor da caldeira. Isto reforça a necessidade de novos ajustes e melhorias no projeto e posicionamento dos injetores, bem como o uso de mecanismos e estratégias para direcionar o fluxo adequando-o a um perfil mais uniforme do escoamento na saída do equipamento.
Palavras-chave: queima suplementar; HRSG; duct burner; análise numérica CFD