Avaliação do comportamento de variáveis operacionais mediante ao processo de sopragem da caldeira para elaboração de novas estratégias de operação de uma usina termelétrica a carvão

Abstract

Cerca de 80% da capacidade instalada de geração de energia elétrica no Brasil é de origem renovável. Desta forma, tem-se um sistema fortemente dependente das variações climáticas para garantir o suprimento da demanda. Neste contexto, as usinas termelétricas a carvão mineral são extremamente importantes para garantir a segurança e confiabilidade do sistema elétrico brasileiro. Um dos grandes problemas associados ao uso do carvão para a geração de eletricidade, encontra-se no acúmulo de cinzas nas superfícies de troca de calor da caldeira da unidade termelétrica. O mecanismo mais utilizado atualmente para remoção das cinzas é denominado sopragem. Esse processo, basicamente, consiste na injeção de jatos de vapor (retirado do ciclo de geração) nas regiões de acúmulo. Hoje em dia, busca-se, continuamente, um modo mais eficiente de usar a energia para obtenção de um determinado resultado. Neste contexto, a adoção de medidas gerenciais e operacionais para melhoria da eficiência de utilização do vapor podem reduzir desperdícios em curto prazo e sem exigir grandes investimentos. Na unidade termelétrica objeto deste estudo, um processo de sopragem é realizado a cada 7 horas, sendo que esta condição foi determinada de acordo com o fabricante da caldeira. O objetivo deste estudo é analisar o comportamento do sistema, de maneira a se buscar uma nova estratégia de operação para a unidade, onde a sopragem seja utilizada de forma mais coerente, não dependendo mais do tempo e sim de uma combinação de variáveis que indiquem o momento mais propício para realização do processo. Busca-se, desta forma, o uso mais racional do custo energético necessário para a realização do processo com a finalidade de atribuir ainda mais benefícios, também energéticos, a unidade. A análise determinou que importantes variáveis operacionais relacionadas a eficiência da unidade termelétrica (fluxo de ar, temperatura dos gases antes do superaquecedor final e atemperações RH) apresentam comportamento fixo durante e depois da ação dos sopradores. Desta forma, um novo método de operação é proposto, em que um ponto ótimo de sopragem é definido através de uma combinação dessas três variáveis.