Noções básicas de bombas de alimentação de caldeiras

As bombas de alimentação de caldeiras (BFPs) consistem em alimentar um gerador de vapor (por exemplo, caldeira) com uma quantidade de água de alimentação correspondente à quantidade de vapor gerado. Os parâmetros operacionais (vazão, altura manométrica, temperatura) da água de alimentação da caldeira são calculados por um projetista da caldeira.

Hoje, quase todos os BFPs são bombas centrífugas. A construção de BFPs em relação à potência do eixo, material, tipos de bombas e acionamento é regida pelos desenvolvimentos ocorridos na tecnologia de energia. A tendência nas centrais eléctricas a combustíveis fósseis é continuamente no sentido de unidades de blocos de energia maiores.

Até 1950, a pressão média de descarga dos BFPs estava na região de 200 bar. Em 1955, subiu para 400 bar. Os fluxos de massa estavam na região de 350 toneladas por hora (t/h) em 1950 e aumentaram para 2.500 t/h (4.000 t/h) em usinas convencionais. Os BFPs operam em temperaturas de 160°C a 180°C e, em casos excepcionais, até mais altas.

Os BFPs foram construídos com aços não ligados durante a década de 1950. Desde então, 13% a 14% optaram pelo aço cromado (A743 Gr. CA6NM). Esta mudança nos materiais foi necessária pela introdução de novos processos de tratamento de água de alimentação. O desenvolvimento de aços cromados de alta resistência e resistentes à corrosão, com características de funcionamento de emergência, abriu o caminho para o atual BFP com velocidades de 5.000 a 6.000 rotações por minuto (rpm). A vazão dos BFPs aumentou com o aumento das saídas do bloco de potência. Os atuais BFPs de carga total para trens de força tradicionais de 750 megawatts (MW) são construídos com quatro a cinco estágios, com pressão de estágio de até 80 bar.

Motores elétricos (motores assíncronos) são usados ​​para acionar as bombas de alimentação. O ajuste de velocidade de um BFP acionado eletricamente é possível de ser alcançado por vários meios, incluindo o uso de acoplamento de fluido, acionamento de frequência variável (VFD) no motor e nas caixas de engrenagens. Se uma planta tiver vapor abundante disponível, uma turbina a vapor também pode ser usada como unidade acionadora. Em vários casos, são utilizadas turbinas de condensação operando de 5.000 a 6.000 rpm. No entanto, o uso de turbina a vapor do tipo condensado aumenta a necessidade de equipamentos no trem. É essencial a utilização de um permutador de calor, bomba de extração de condensado ou similar para uma utilização eficaz da unidade.

Se for necessário um BFP para alta pressão e altas rpm, será necessária uma bomba auxiliar. Nesse caso, a altura manométrica de sucção positiva disponível (NPSHa) adequada é difícil de alcançar e a bomba de reforço atende ao requisito. Para reduzir a altura manométrica líquida de sucção positiva necessária (NPSHr), é possível selecionar as bombas que realizam o primeiro estágio (sucção) como sucção dupla. O NPSH é mais significativo apenas na fase de sucção.

Existem dois tipos de construção usados ​​principalmente para aplicação de BFP. Uma é uma bomba tipo barril multiestágio, que é definida como uma bomba tipo entre rolamentos (BB) 5 de acordo com o American Petroleum Institute (API) 610. A outra é uma bomba multiestágio de seção anelar que é definida como uma bomba tipo BB4. Entretanto, uma bomba de seção anelar não atende aos critérios da API 610, sendo uma exceção. Em alguns casos, bombas multiestágios bipartidas axiais também podem ser usadas. É definida como uma bomba do tipo BB3 sob API 610.

Bombas tipo barril são usadas para projetos de alta pressão, mas isso pode variar de acordo com o usuário. Devido a algumas vantagens em relação às bombas de seção em anel, os usuários da planta tendem a preferir usar bombas do tipo barril, embora seja um investimento alto no início. Se uma bomba de barril precisar ser retirada para reparos, o rotor deverá ser substituído, mas os invólucros (barril) podem permanecer no lugar com a tubulação de sucção e descarga. Isto é importante em relação à disponibilidade para serviço do backup de energia, caso não haja bomba 100% standby instalada.

As carcaças das bombas dos BFPs devem ser consideradas sob dois pontos de vista: a espessura da parede deve ser sustentável de um lado para satisfazer o requisito de carga de pressão e o outro lado precisa se adaptar à variação temporária de temperatura que surge.

Os invólucros dos barris são geralmente feitos de aço dúctil forjado e todas as superfícies em contato com a água de alimentação são revestidas com material austenítico por processo de revestimento. Para soldar a carcaça da bomba na tubulação, uma peça intermediária compatível para soldagem na tubulação e na carcaça da bomba é soldada nos ramos de sucção e descarga da bomba. A tampa das bombas de barril é vedada achatando uma junta espiral de metal celular (vedação).