Antes da água de adução ser passada para dentro da caldeira, deve ser tratada quimicamente para remover elementos corrosivos que possam estar presentes e corroer a caldeira bem como alterar a qualidade do vapor necessário num processo.

Os produtos químicos que entram na caldeira através da água de adução devem ser removidos da caldeira. A falha desse procedimento pode sofrer, com formação em escala, de corrosão, enfraquecimento e rachaduras no metal, propagação e formação de espuma.

Portanto um equilíbrio apropriado deve ser mantido dentro da caldeira.

Isto é atingido através do controle de descarga. Este processo envolve a ativação do mecanismo da válvula de descarga situado no tambor da caldeira e drenando uma pequena porcentagem da água da caldeira (contendo os sólidos dissolvidos e sedimentos não-dissolvidos) que estão sob a superfície da água da caldeira.

Para manter um equilíbrio químico dentro da caldeira, a quantidade de produtos químicos removida do tambor da caldeira através da descarga deverá ser equivalente à quantidade de produtos químicos que entraram na caldeira com a água de adução. À medida que a quantidade de vapor varia, a taxa de vazão da água de adução muda e a taxa da descarga também.

Mas se houver descarga excessiva isto pode levar à execução ineficiente da planta de caldeira, pois cada descarga causa a perda de calor contido na água expelida. O custo com combustível pode ser relacionado diretamente a essa perda de calor. O custo com água e produtos químicos também deverá ser levado em consideração. Um equilíbrio deve ser estabelecido entre os requisitos para remoção dos sólidos dissolvidos do sistema da caldeira e os custos efetivos da planta da caldeira em funcionamento.

Uma caldeira operando com 80% de eficiência tem uma taxa de evaporação de 5,000kg/hr a 10 bar e recebe água de adução a 70°C. Dos 5,000kg/hr, 4,500kg/hr de vapor é exportado e 500kg/hr é perdido através da descarga. Usando a tabela de vapor, o conteúdo de calor da água e vapor é calculado:

4,500kg/hr ( 2,357kJ/kg = 9,621,274kJ/h

500kg/hr ( 357 kJ/kg = 178,500 kJ/h

Dando um total de:

9,799,774kJ/h or 2,723kW

O exemplo acima é típico de uma planta moderna de caldeira usando a base de trocas suaves somente. As descargas são muito mais suaves quando água desmineralizada é usada. Nesse exemplo, a perda de calor é equivalente a 1.8% do combustível queimado.

Sistemas Instantâneos Manuais

A implementação mais simples de um controle de descarga é o sistema instantâneo manual que é operado uma vez por período para reduzir o total de sólidos dissolvidos (TSD) para um nível suficiente bem abaixo do limite máximo especificado. É então permitido o aumento do TSD durante o período seguinte até atingir o nível máximo.

Um teste de TSD deve ser feito antes da descarga assim o tempo pode ser ajustado para refletir as mudanças na média das condições de carga da caldeira, as quais ocorrem diariamente.

Vantagem:

Fácil implementação com baixo gasto relativo com sensoreamento

Desvantagem:

Flutuações da carga não são levadas em consideração. A recuperação do calor da descarga é custosa e difícil.

Controle de Tempo Automático

A figura 2 mostra um sistema simples semi-automático onde um timer é usado para controlar o tempo de descarga por períodos curtos e de acordo com um esquema pré-definido. E de novo, com este sistema, é necessário fazer testes diários da caldeira para ajustar o tempo programado, para levar em conta mudanças na caldeira e operação do sistema.

O sistema pode ser feito totalmente automático através da instalação de um dispositivo de monitoramento de TSD como na figura 3. Isto irá controlar o timer caso haja variação do nível de TSD desejado.

Desvantagem:

O padrão de válvula ou totalmente aberta ou totalmente fechada provoca controle sem precisão.

Controle Contínuo

Sistemas de descarga com controle contínuo são preferíveis quando a recuperação de calor é necessária. Na sua forma mais simples, um sistema que se constitui de uma válvula, ajustada depois do teste regular da água da caldeira. A posição da válvula é determinada pela pressão da caldeira, pelos níveis de TSD e pela taxa de descarga requeridos.

A figura 4 mostra um módulo de controle sendo usado para modular a válvula de descarga usando entradas de um detector TSD localizado no fluxo lateral resfriado da descarga. Para este sistema operar corretamente, descargas resfriadas deverão ocorrer constantemente sobre o detector.

Figura 4 Controle de descarga contínuo

Vantagem:

Recuperação de calor da planta em tempo menor e mais barato

Possibilidade de recuperação de 50% do calor na descarga

Descarga intermitente

Descargas podem ser feitas no vaporizador da caldeira onde os sedimentos são depositados. Este processo é feito intermitentemente através da abertura da válvula apropriada, permitindo a descarga do sedimento.

Controle Combinado

O Processo de Automação da Eurotherm oferece um módulo de controle que pode se configurado como controle contínuo, intermitente ou ambos contínuo e intermitente.