Case - Evolução Automação Termoelétrica Piratininga

Sumário

1        INTRODUÇÃO        1

2        DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO DA USINA TERMOELÉTRICA PIRATININGA.        2

3        QUEIMADORES        4

3.1        CARACTERÍSTICAS QUEIMADORES ANTIGOS.        4

3.2        CARACTERÍSTICAS QUEIMADORES NOVOS.        7

3.3        O SISTEMA DIGITAL DE CONTROLE DISTRIBUÍDO ( SDCD ).        8

3.4        MUDANÇA DA TECNOLOGIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DOS QUEIMADORES.        10

3.5        DIFICULDADES ENCONTRADAS NA IMPLEMENTAÇÃO DAS NOVAS TECNOLOGIAS DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO DOS QUEIMADORES.        11

4        VANTAGENS OBTIDAS COM A AUTOMATIZAÇÃO E COM A POSSIBILIDADE DE QUEIMA DE GÁS NATURAL NOS QUEIMADORES.        11

4.1        VANTAGENS AMBIENTAIS        12

4.2        VANTAGENS DE SEGURANÇA OPERACIONAL        12

4.3        VANTAGENS DIRETAS PARA  UTP.        12

4.4        VANTAGENS ECONÔMICAS        13

5        CONCLUSÃO        13

Resumo: Este trabalho tem por objetivo apresentar as dificuldades técnicas e soluções apresentadas na automação dos queimadores das caldeiras do tipo aquatubular das unidades geradoras 1 e 2 da Usina Termoelétrica Piratininga (UTP), propriedade da EMAE – Empresa Metropolitana de Águas e Energia S/A, serviços realizados com a usina em operação.

Palavras Chaves: caldeiras, queimadores, automação, Usina termoelétrica.

Abstract: This work has for objective to present the difficulties techniques and solutions presented in the automation of the burners of the boilers of the type aquatubular of the generating units 1 and 2 of the Piratininga Thermoelectrial Plant (UTP), property of de EMAE - Metropolitan Company of Water and Energy S/A, services carried through with the Plant in operation.

Keywords: boilers, burners, automation, thermoelectrial Power plant.

1. INTRODUÇÃO

A Usina Termoelétrica Piratininga está situada no município de São Paulo, estado de São Paulo, Brasil, às margens do Canal Pinheiros, no bairro de Santo Amaro, junto à Usina Elevatória Pedreira e Barragem principal da Represa Billings (Barragem do Rio Grande). Esse local foi escolhido por ser próximo do grande centro de consumo de carga, por apresentar condições favoráveis para o transporte de combustível por oleoduto ou gasoduto e, ainda, pela possibilidade de se retirar do Canal Pinheiros a água necessária à operação da Usina.

A disponibilidade de uma usina termoelétrica como a (UTP), devidamente autorizada a operar conforme parecer jurídico emitido pela Secretaria de Estado do Meio Ambiente (SMA), revitalizada, em boas condições  operacionais e próximo a um grande  centro de consumo constitui-se em infra-estrutura altamente estratégica para a comunidade.

Tal disponibilidade diminui os riscos de falta de energia faz-se a imprevistos tais como quedas de linhas de transmissão, baixo nível dos reservatórios das usinas hidroelétricas devido a problemas de seca , aumento de consumo ou picos de consumo em determinados horários, black-outs, entre muitos outros. Além disto constitue-se numa excelente contribuição para um melhor aproveitamento da matriz energética disponível.

Neste contexto enquadra-se a UTP, com 2 unidades de 100 MW instaladas em 1954 e 2 unidades de 136 MW instaladas em 1960, com potência total de 472 MW.

Na década de 90 iniciaram-se estudos de forma a possibilitar a continuidade operacional da planta, e também para atender as exigências dos órgãos fiscalizadores como a CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, ligada à Secretaria do Meio Ambiente do governo de São Paulo.

Com o resultado dos estudos, a EMAE decidiu substituir os queimadores das caldeiras que datavam da época de sua instalação e operavam com óleo combustível de baixo teor de enxofre, tipo B1, por queimadores bi-combustível – com possibilidade de queimar tanto óleo combustível como gás natural. Os estudos realizados também apontaram para necessidade de mudança do conceito operacional original, operação que era descentralizada realizada através de painéis distribuídos pela planta (painéis das caldeiras, das turbinas e do sistema de condensado).

Estas mudanças geraram novas necessidades como a troca de tecnologia da instrumentação de controle do processo de pneumática para digital, assim como a centralização da operação das unidades 1 e 2, que era realizada em painéis distribuídos pela planta, para uma sala de controle única.

Não houve troca de tecnologia da instrumentação de controle do processo nas unidades 3 e 4, pois estava em estudo na época a instalação de turbinas a gás natural operando em ciclo combinado com as turbinas a vapor existentes.

Até o ano de 2000 as caldeiras das quatro unidades da UTP operaram somente com uma opção de queima, o óleo combustível de baixo teor de enxofre, tipo B1, a partir do ano de 2001 passou a operar com duas opções de queima, o óleo combustível ou o gás natural para atender as determinações dos órgãos de fiscalização ambiental como a (CETESB), com relação aos níveis de emissões de poluentes na atmosfera, adequando-se desta forma as exigências legais e também obtendo o aceite da comunidade local para continuar operando. Esta se posiciona em vantagem competitiva com relação a outros projetos que dependem de todo um processo de aprovação para operação sendo muitos destes desaprovados por restrições ambientais.

As quatro unidades da UTP possuíam queimadores com operação (acendimento e controle de chama) totalmente manual. A instrumentação de supervisão e controle (original da instalação) do processo tornou-se obsoleta, vindo a comprometer a confiabilidade e segurança operacional das unidades geradoras, principalmente pela dificuldade em se encontrar peças de reposição no mercado. As ações dos órgãos regulamentadores ambientais tornaram-se freqüentes e mais restritivas sobre a geração termoelétrica, face ao aumento de demanda de energia elétrica proveniente desta fonte.