BRPI0905392A2 - revestimento hidrofàbico de condensadores no estado adaptado - Google Patents

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BRPI0905392A2
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Tobias Jockenhoevel
Heinrich Zeininger
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Siemens Ag
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Abstract

REVESTIMENTO HIDROFOBICO DE CONDENSADORES NO ESTADO ADAPTADO. A presente invenção refere-se a um método para produzir um condensador (100) para uma usina termoelétrica. O método de produção compreende primeiramente ajustar um tubo condensador (101) em um condutor (105) para um feixe de tubo condensador (203) do condensador (100). O tubo condensador adaptado (101) é revestido com um revestimento hidrofóbico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REVESTI-MENTO HIDROFÓBICO DE CONDENSADORES NO ESTADO ADAPTA-DO".
A presente invenção refere-se a um método para produzir umcondensador para uma usina termoelétrica e ao condensador para a usinatermoelétrica. A invenção também se refere a um dispositivo para revestirum tubo condensador adaptado com um revestimento hidrofóbico.
Antecedentes da Invenção
Em uma turbina a vapor, a entalpia total de vapor é utilizada pa-ra converter energia térmica, por exemplo, a partir da energia atômica, car-vão ou condutores de energia, em energia mecânica. No processo, o vapor éproporcionado a partir de um fluido de trabalho líquido, tal como água, emum gerador de vapor e alimentado em uma turbina. Uma diferença na ental-pia do vapor pode ser usada nesta turbina para gerar energia mecânica. Umcondensador ou condensador de vapor é disposto a jusante da turbina paraproporcionar a condensação isobárica do vapor.
Os condensadores de superfície para a usina de turbina a vaporsão conhecidos como condensação de vapor, sendo que os condensadoresde superfície compreendem um grande número de tubos condensadoresnão revestidos. A condensação do filme ocorre convencionalmente nos tu-bos condensadores que são preenchidos com um fluido de trabalho de res-friamento, de modo que o vapor de líquido se transforme em um estado deagregação líquida.
Os tubos condensadores, além disso, podem ser hidrofobica-mente revestidos para proporcionar uma transição intencional da condensa-ção do filme para a condensação por gotejamento. Um aumento na transfe-rência de calor pode ser obtido por meio da condensação por gotejamento,através da qual um aperfeiçoamento no coeficiente transferência de calor decerca de 20 % ocorre. Isto, por sua vez leva a um aperfeiçoamento na efici-ência do condensador (diferença de temperatura menor) ou a uma reduçãonos custos e no espaço de instalação com a mesma diferença de temperatura.Descrição da Invenção
O objetivo da invenção consiste em proporcionar um condensa-dor com eficiência aprimorada.
O objetivo é atingido com os recursos das reivindicações inde-pendentes, em particular, por meio de um método para produzir um conden-sador para uma usina termoelétrica, um dispositivo para revestir um tubocondensador adaptado com um revestimento hidrofóbico e um condensadorpara uma usina termoelétrica.
De acordo com uma primeira modalidade exemplificativa da pre-sente invenção, descreve-se um método para produzir um condensador parauma usina termoelétrica. Um tubo condensador é adaptado com um condu-tor para um feixe de tubo condensador do condensador. O tubo condensadoradaptado é adaptado com um revestimento hidrofóbico.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, umdispositivo para revestir um tubo condensador adaptado com um revestimen-to hidrofóbico é criado, de acordo com o método de produção descrito aci-ma. O dispositivo compreende um cabeçote de aspersão para revestir o tubocondensador adaptado com o revestimento hidrofóbico.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional dapresente invenção, um condensador para uma usina termoelétrica é criado.O condensador é produzido usando o método descrito acima. O condensa-dor compreende um condutor com um tubo condensador adaptado, sendoque o tubo condensador adaptado tem um revestimento hidrofóbico.
O termo "feixe de tubo condensador" pode ser adotado para sig-nificar um tubo condensador ou um grande número de tubos condensadoresque são montados em um condutor (condutor de tubo condensador) em umespaçamento específico uns dos outros, e formar uma unidade de tubo con-densador ou feixe de tubo condensador. O vapor que será resfriado, por e-xemplo, colide com um feixe de tubo condensador, de modo que o vaporpossa fluir além dos tubos condensadores individuais através do feixe detubo condensador. O condutor também pode ser construído para espaçar ostubos condensadores individuais em um espaçamento definido, de modoque o vapor possa fluir entre os tubos condensadores e ser resfriado pelosmesmos. O condutor, por exemplo, pode ser feito de fundos de tubo e pare-des de sustentação que têm orifícios e unidades de recepção às quais ostubos condensadores individuais podem ser fixados.
O termo "hidrofóbico" ou "revestimento hidrofóbico" pode seradotado para significar uma superfície que é repelente à água ou na qual acondensação por gotejamento pode ocorrer. Além disso, o termo "revesti-mento hidrofóbico" daqui por diante também pode ser adotado para significarum revestimento que tem um efeito oleofóbico, isto é, que tem um efeito re-pelente ao óleo. Um revestimento hidrofóbico tem um ângulo de contato nocaso de gotículas de líquido maiores que 90°. O ângulo de contato pode teraté 130° no caso de revestimentos hidrofóbicos. Com superfícies estrutura-das, um efeito super-hidrofóbico (por exemplo, efeito lótus) pode ser obtidocom um ângulo de contato maior que 130° ou maior que 160° (graus). O ân-guio de contato define um ângulo entre uma superfície de um revestimento eum vetor que passa tangencialmente em uma gota de líquido no ponto decontato da gota com uma superfície de componente. No caso de um ângulode contato maior que 90° e com uma gota de água, um formato de gota éformado em uma superfície, de modo que a condensação por gotejamentopossa ser dotada de um ângulo de contato maior que 90°.
Os tubos condensadores são convencionalmente revestidos an-tes de serem adaptados no condutor e após o revestimento são inseridos nocondutor para o feixe de tubo condensador. A inserção ou ajuste dos tuboscondensadores que já foram revestidos, entretanto, pode danificar o reves-timento hidrofóbico. Os revestimentos hidrofóbicos têm propriedades sensí-veis, de modo que existe baixa resistência a abrasão e o risco de os reves-timentos hidrofóbicos nos tubos condensadores serem danificados durante aadaptação é alto. Neste caso, um revestimento de tubo condensador comcamadas super-hidrofóbicas (por exemplo, o revestimento com o "efeito ló-tus") pode ser particularmente desejável, sendo que tais camadas super-hidrofóbicas são particularmente sensíveis em relação ao esforço mecânico,então, o ajuste subsequente dos tubos condensadores revestidos leva a umalto risco de danificação de revestimento. Além disso, além da inserção dostubos condensadores, o revestimento também pode ser danificado pelo mé-todo usado para fixar os tubos condensadores no condutor do feixe de tubocondensador. Os tubos condensadores, por exemplo, são soldados no con-dutor, sendo que podem ocorrer danos no revestimento hidrofóbico. Alémdisso, os requisitos de alta manutenção são requeridos para adaptar os tu-bos condensadores hidrofobicamente revestidos por meio de substituição detubo, de modo que os tempos de manutenção e instalação são longos.
Por meio do método de produção reivindicado, um revestimentohidrofóbico é aplicado em um tubo condensador adequado. Em outras pala-vras, o revestimento hidrofóbico é aplicado a um tubo condensador que já éfixado em um feixe de tubo condensador. Portanto, é possível tratar um con-densador em uma única operação de revestimento, à medida que o mesmoé produzido, de modo que os tubos condensadores do condensador possamser dotados do revestimento hidrofóbico em uma única etapa, através daqual o tempo gasto na produção pode ser reduzido. Durante os procedimen-tos de manutenção subsequentes dos condensadores, um revestimento hi-drofóbico, além disso, pode ser renovado sem que os tubos condensadoresindividuais tenham que ser desmontados.
Com o método de produção reivindicado do condensador, tam-bém é possível que apenas alguns dos tubos condensadores sejam revesti-dos no estado adequado e outros tubos condensadores permaneçam nãorevestidos. Por meio de exemplo, os tubos externos de um feixe de tubocondensador contribuem, respectivamente, com a maior parte da saída decondensação do condensador. Portanto, as vantagens da invenção já po-dem ser alcançadas adaptando-se, em primeiro lugar, os tubos condensado-res externos no condutor do feixe de tubo condensador e revestindo osmesmos com o revestimento hidrofóbico no estado adaptado. Portanto, pelomenos os tubos condensadores externos do feixe de tubo condensador têmum revestimento hidrofóbico de alta qualidade. Como estes tubos condensa-dores externos, situados na borda do condutor, proporcionam a maior saídade condensação do condensador, é particularmente vantajoso proporcionarum revestimento hidrofóbico de alta qualidade no caso destes tubos conden-sadores. Portanto, é possível obter uma saída de condensação de conden-sador mais alta sem desmantelar os tubos condensadores.
Também, proporcionou-se uma opção de serviço aprimorada euma melhor opção de adaptação (opção de serviço ou adaptação). Este po-de ser um fator importante para um operador de usina elétrica, em particular,como uma turbina a vapor curta ou tempo de paralisação do condensadorleva a um aperfeiçoamento significativo na eficiência sem trabalho de mon-tagem substancial. Além disso, uma área de negócio atrativa no setor deserviço pode ser proporcionada para o fabricante da turbina a vapor.
Uma escolha de revestimento também pode ser feita devido àaplicação do revestimento de tubo condensador no estado adaptado semque os problemas de montagem sejam considerados. Precisamente, no casode tubos condensadores revestidos, por exemplo, o fato de o revestimentoentrar em contato com o meio de fixação no condutor, que leva ao desgastedo revestimento, precisa ser considerado. Um processo de inserção comple-xo dos tubos condensadores através de uma série de orifícios de fixaçãorejeitou de maneira previamente potencial o uso dos revestimentos hidrofó-bicos mecanicamente estruturados menos estáveis. O revestimento subse-quente dos tubos condensadores adaptados por meio do método de produ-ção reivindicado, portanto, pode tornar possível aplicar os revestimentos hi-drofóbicos nos tubos condensadores, de modo que um aperfeiçoamento adi-cional nas propriedades de condensação possa ser obtido.
O revestimento do tubo condensador adaptado com o revesti-mento hidrofóbico também compreende pelo menos um posicionamento deum mecanismo de aspersão no condutor ou em relação ao condutor. O re-vestimento hidrofóbico, então, é aspergido por meio do mecanismo de as-persão, a fim de revestir o tubo condensador adaptado com o revestimentohidrofóbico. Uma aplicação particularmente delgada e uniforme do revesti-mento hidrofóbico no tubo condensador adaptado pode ser proporcionadapor meio de revestimento por aspersão devido a uma poeira de aspersãomuito fina composto de revestimento hidrofóbico.Além disso, a etapa de revestir o tubo condensador adaptadocom o revestimento hidrofóbico compreende mover o mecanismo de asper-são durante a aspersão em uma taxa de alimentação uniforme ao longo deuma direção de extensão do tubo condensador adaptado. A aspersão ourevestimento uniforme do tubo condensador adaptado, portanto, pode serautomaticamente proporcionado. Precisamente, com a aplicação manual deum revestimento podem ocorrer irregularidades na aplicação de aspersão dorevestimento hidrofóbico como um resultado de uma taxa de alimentaçãomanual errática, de modo que diferentes espessuras de camada sejam obti-das no tubo condensador. Ao utilizar o mecanismo de aspersão, que propor-ciona uma taxa de alimentação uniforme, uma espessura de camada prede-finida e uniforme do revestimento hidrofóbico pode ser proporcionada, o quesignifica que os efeitos de condensador predefinidos e aprimorados do tubocondensador podem ser obtidos. Além disso, o movimento repetido na taxade alimentação uniforme significa que um grande número de camadas derevestimento hidrofóbico pode ser aplicado. Portanto, um revestimento hidro-fóbico pode consistir, por exemplo, em 10, 12 ou mais revestimentos inter-nos. Uma taxa de alimentação uniforme ortogonal à direção de extensão dotubo condensador adaptado também pode ser proporcionada além de umataxa de alimentação uniforme ao longo de uma direção de extensão do con-densador adaptado.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional do mé-todo, o condensador é montado na usina termoelétrica durante o revestimen-to e já em operação antes do processo de revestimento, por exemplo. O o-perador de usina elétrica, portanto, pode realizar um retoque ou aplicar orevestimento hidrofóbico no tubo condensador adaptado sem esvaziar ostubos condensadores e, portanto, com efeito mínimo. O desmantelamentodo tubo condensador, e com isto, uma interrupção na operação do conden-sador pode ser evitada.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, o tubocondensador adaptado é revestido com o revestimento hidrofóbico por meiode um revestimento por dispersão. Um tubo condensador pode ser revestidode maneira fácil e rápida com o revestimento hidrofóbico por meio de reves-timento por dispersão. Os dispositivos de pincel, por exemplo, podem serusados no revestimento por dispersão.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, o me-canismo de aspersão compreende um cabeçote de aspersão, sendo que orevestimento do tubo condensador adaptado com o revestimento hidrofóbicotambém compreende a introdução do cabeçote de aspersão no condutorpara revestir o tubo condensador adaptado com o revestimento hidrofóbico.
O termo "introduzir" o cabeçote de aspersão no condutor podeser usado para descrever uma possibilidade de revestir a parte interna deum feixe de tubo condensador, além de aspergir os tubos condensadoresexternos do feixe de tubo condensador. Neste caso, o cabeçote de aspersãopode ser introduzido no condutor, de tal modo que o cabeçote de aspersãopossa ser conduzido entre os espaçamentos de tubo condensador e, portan-to, possa revestir os tubos condensadores internos, por exemplo, que nãotêm conexão direta com os arredores do feixe de tubo condensador. Mesmoos tubos condensadores que são adaptados para serem ocultos, portanto,podem ser revestidos com o revestimento hidrofóbico no estado adaptado,de modo que a desmontagem destes tubos internos possa não ser necessá-rio. O mecanismo de aspersão, por exemplo, pode ser posicionado no con-dutor do feixe de tubo condensador e proporcionar uma aplicação de asper-são do revestimento por meio da taxa de alimentação uniforme ao longo dostubos condensadores.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, a eta-pa de revestir o tubo condensador adaptado com o revestimento hidrofóbicotambém compreende o revestimento do tubo condensador adaptado pormeio de revestimento por eletro-aspersão. O padrão de revestimento, porexemplo, pode ser aprimorado usando os efeitos eletrostáticos por meio derevestimento por eletro-aspersão. Com o método de revestimento por eletro-aspersão, a aspersão do revestimento hidrofóbico pode ser eletrostatica-mente carregada durante a aplicação, por exemplo, a 35 kV (quilovolts), 40kV ou 50 kV, e aspergido sobre tubos condensadores ligados à terra. Ostubos condensadores são conectados ao potencial de terra, neste caso. Pormeio de exemplo, o condutor do feixe de tubo condensador pode ser umcondutor metálico e, portanto, ser usado como um componente estruturaleletricamente condutivo. Os próprios tubos condensadores ou os componen-tes estruturais eletricamente condutivos podem ser dotados de uma conexãoà terra (aterramento, potencial de terra). O revestimento hidrofóbico pode sereletrostaticamente carregado, por exemplo, com uma fonte de tensão. O re-vestimento por eletro-aspersão, portanto, proporciona a vantagem de que orevestimento hidrofóbico é uniformemente distribuído, por exemplo, no casode uma aplicação de aspersão e a perda de material no revestimento hidro-fóbico, além disso, pode ser reduzida. A aplicação do revestimento hidrofó-bico nos tubos condensadores por meio de revestimento por eletro-aspersãotambém torna o revestimento total dos tubos condensadores possível. Se,por exemplo, o cabeçote de aspersão se situar em um lado do tubo conden- sador, a aspersão ainda pode ser depositada no lado oposto dos tubos con-densadores devido à carga eletrostática, então, um revestimento hidrofóbicotambém pode ser proporcionado nos pontos opostos dos tubos condensado-res. Um revestimento hidrofóbico predefinido, delgado e uniforme pode serproporcionado nos tubos condensadores que usam o revestimento por ele-tro-aspersão ao selecionar adequadamente a medição do revestimento hi-drofóbico e selecionar adequadamente a taxa de alimentação ou tensão es-tática aplicada, de modo que as propriedades hidrofóbicas predefinidas pos-sam ser proporcionadas em qualquer um dos tubos condensadores.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional o re-vestimento hidrofóbico é reticulado no tubo condensador adaptado por meiode cura por UV, cura dupla e/ou cura térmica.
O termo "reticulação" pode ser adotado para significar uma co-nexão do revestimento com uma superfície dos tubos condensadores. Otermo "reticulação" pode significar que o revestimento é permanentemente unido à superfície dos tubos condensadores. Isto se torna possível, por e-xemplo, porque as moléculas do revestimento se unem aos áto-mos/moléculas da superfície de tubo condensador ou às moléculas da malhade revestimento com cavidades na superfície do tubo condensador e, destemodo, criam uma união permanente.
Com a cura por UV, uma luz ultravioleta (UV) é IR radiada nadireção do revestimento por meio de um radiador de UV, de modo que a re-ticulação do revestimento ocorra como um resultado de excitação das molé-culas no revestimento e devido à temperatura resultante.
Uma tecnologia adicional para a reticulação por meio de cura porUV consiste no método de cura dupla em que a cura é primeiramente inicia-da por IR radiação de UV e, então, o revestimento hidrofóbico é completa-mente curado em temperatura ambiente, e isto resulta na reticulação.
O termo "cura térmica" também é usado para descrever a reticu-lação através da cura devido à aplicação da energia térmica. A variação detemperatura da cura térmica pode se situar entre 50°C e 100°C ou na faixaentre 100°C e 200°C ou ainda entre 100° e 250°C. A energia térmica, porexemplo, pode ser aplicada por meio de aquecedores radiantes, bobinas deaquecimento, sopradores de aquecimento de resistência ou de ar quente. Aenergia térmica para cura também pode ser obtida por meio de um fluido deaquecimento nos tubos condensadores, então, potencialmente, nenhumafonte de energia térmica sources adicional é requerida. Por outro lado, o flui-do de trabalho nos tubos condensadores pode ser drenado para evitar umacapacidade térmica desvantajosa de um tubo preenchido com fluido.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, ummétodo sol-gel é usado na etapa de revestimento do tubo condensador a-daptado com o revestimento hidrofóbico. Com o revestimento por meio dométodo sol-gel os revestimentos hidrofóbicos usados têm uma construçãosol-gel. Tais revestimentos hidrofóbicos à base de sol-gel são baseados nospolímeros híbridos que compreendem uma estrutura de rede que tem com-ponentes orgânicos e inorgânicos. Os óxidos metálicos organicamente modi-ficados, tais como alcóxidos de Si, Ti, Zr ou Al, podem ser usados como omaterial de partida para produzir tais revestimentos sol-gel. Os alcóxidos deSi são preferencialmente usados como precursores e têm, por exemplo, aseguinte estrutura química:Xn-Si-(OR)4-n
onde:
X = modificação orgânica do alcóxido
R = grupo alquila (por exemplo, metila, etila) ou grupo arila (porexemplo, fenila)
X (modificação orgânica do alcóxido) pode ser uma cadeia late-ral reativa ou não reativa. O revestimento é preparado por hidrólise e con-densação dos alcóxidos de metal. A modificação orgânica do oxido metálicopode afetar as propriedades do revestimento. As cadeias laterais hidrofóbi-cas X (por exemplo, cadeia de alquila, grupos alquila, cadeias flúor alquila,grupos siloxano) reduzem a energia de superfície do revestimento e ocasio-nam o efeito repelente à água (hidrofóbico) e óleo (oleofóbico). A modifica-ção orgânica pode ter estabilidade de vapor suficiente.
O material de revestimento à base de sol-gel hidrofóbico podeser adicionalmente modificado através da incorporação de partículas de su-perfície tratadas em nano-escala ou microescala, através da qual a resistên-cia ao resgate mecânico ou resistência à corrosão, por exemplo, pode seraprimorada.
Os revestimentos sol-gel hidrofóbicos podem ser aplicados aosubstrato (tubo condensador) usando o método sol-gel, por exemplo, atravésde métodos de produtos químicos líquidos, tais como aspersão, imersão,alagamento, enrolamento ou pintura. Os revestimentos, então, são termica-mente curados ou reticulados. As faixas de temperatura da etapa de reticu-lação descrita acima podem ser usadas, por exemplo, nesta conexão, embo-ra uma temperatura de cura nas faixas de temperatura a partir da temperatu-ra ambiente até 400°C (CeIsius) também é possível. Uma temperatura decura mais alta acima de 400° pode levar a uma camada vítrea, sendo que aspropriedades hidrofóbicas podem ser reduzidas. Os grupos laterais de ca-deia curta, tais como X = grupos metila, os grupos arila, também têm estabi-Iidade térmica suficiente. Uma espessura de camada em uma faixa de 100nm (nanômetros) a 100 μητι (micrômetros) também pode ser obtida.
O revestimento hidrofóbico no tubo condensador adaptado podeser aplicado por meio do método sol-gel, de tal modo que, por exemplo, oângulo de contato do revestimento hidrofóbico tenha 90° (graus), 100° ou120°. Comparado com as superfícies metálicas não tratadas ou superfíciesde tubo dos tubos condensadores, o uso de um revestimento hidrofóbicocom um ângulo de contato entre 90° e 130°, em particular, por exemplo, en-tre 100° e 120°, captura cerca de 20 % mais condensado, através do qual asaída de condensação do condensador pode ser significativamente aprimo-rada.
De acordo com a modalidade exemplificativa adicional, o con-densador é um condensador de vapor e a usina termoelétrica é uma usinade turbina a vapor.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional dapresente invenção, o dispositivo para revestir um tubo condensador adapta-do com o revestimento hidrofóbico de acordo com o método de produçãodescrito acima compreende um mecanismo de posicionamento para posicio-nar o dispositivo em relação ao condutor do feixe de tubo condensador. Odispositivo também compreende um mecanismo de movimento para mover ocabeçote de aspersão ao longo e/ou transversalmente em uma direção deextensão do tubo condensador. O mecanismo de posicionamento, por e-xemplo, pode ser uma unidade independente e ser fixado em relação aocondutor. Por outro lado, o mecanismo de posicionamento pode ser fixadoao próprio condutor e montar o dispositivo de revestimento. O dispositivopara revestir o tubo condensador adaptado pode ser o mecanismo de asper-são, por exemplo.
O dispositivo de revestimento também compreende o cabeçotede aspersão para revestir o tubo condensador adaptado com o revestimentohidrofóbico. O cabeçote de aspersão pode consistir em um bocal, por exem-plo, que pode aplicar o revestimento hidrofóbico em uma superfície do tubocondensador em uma aspersão fina. O mecanismo de movimento pode serconectado de maneira móvel ao mecanismo de posicionamento e ser movi-do ao longo de uma direção linear predefinida de movimento, de modo queuma aplicação uniforme do revestimento hidrofóbico nos tubos condensado-res possa ser proporcionada por meio do cabeçote de aspersão.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional dodispositivo, o cabeçote de aspersão é construído de tal modo que o revesti-mento hidrofóbico possa ser aplicado ao tubo condensador adaptado por meio de revestimento por eletro-aspersão. Por meio de exemplo, o cabeçotede aspersão pode ser conectado, neste caso, a uma fonte de tensão e, por-tanto, carrega eletrostaticamente uma aspersão do revestimento hidrofóbico.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, o dis-positivo para revestir o tubo condensador adaptado compreende um tubo deconexão. O tubo de conexão pode conectar o mecanismo de movimento e ocabeçote de aspersão. O tubo de conexão tem um formato helicoidal, nestecaso, sendo que a parte frontal do formato helicoidal pode ser adaptada aum raio de tubo condensador e aos espaçamentos de tubo condensador dostubos condensadores no feixe de tubo condensador. Em outras palavras, o formato helicoidal do tubo de conexão descreve uma linha helicoidal, similarao caso de um saca-rolhas. Por um lado, a parte frontal do formato helicoidalpode ser permanentemente predefinida nos raios de tubo condensador e nosespaçamentos de tubo condensador, e ao girar o cabeçote de aspersão otubo de conexão é rosqueado ao longo dos tubos condensadores. O tubo de conexão, portanto, pode ser permanentemente adaptado aos raios de tubocondensador e aos espaçamentos de tubo condensador tão cedo quandodurante sua produção. Em uma modalidade adicional, o tubo de conexãopode ser produto a partir de um material resiliente ou material deformável, talcomo, borracha, de modo que durante a rotação do tubo de conexão no fei-xe de tubo condensador, o tubo de conexão se adapte aos raios de tubocondensador e aos espaçamentos de tubo condensador e, deste modo, for-me o formato helicoidal. O tubo de conexão adaptável pode proporcionaruma possibilidade para revestir um feixe de tubo condensador existente quecompreende um grande número de tubos condensadores com um revesti-mento hidrofóbico. Portanto, mesmo os tubos condensadores internos dofeixe de tubo condensador podem ser revestidos com o revestimento hidro-fóbico. Portanto, não é mais necessário desmontar os tubos condensadoresinternos e, portanto, ocultos a partir do feixe de tubo condensador, a fim deproporcionarem um revestimento hidrofóbico dos tubos condensadores.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, ocondensador é construído como um condensador de aquecimento. Um con-densador de aquecimento pode ser adotado para significar um condensadorque é dotado de pressão de vapor relativamente alta para, deste modo, mu-dar o ponto de condensação do vapor para faixas de temperatura mais altas.A pressão de vapor alta no condensador de aquecimento pode ser gerada,por exemplo, removendo-se o vapor em alta pressão e em uma alta tempe-ratura a partir de um estágio de turbina de uma usina termoelétrica e, então,alimentar a mesma no condensador de aquecimento. A diferença de tempe-ratura (isto é, a diferença de temperatura entre as temperaturas de retornoprimárias e secundárias) dos condensadores de aquecimento pode ser re-duzida usando a solução técnica proposta (isto é, sua função é aprimoradaou restaurada), através da qual uma temperatura levemente mais alta domeio de transferência térmica (fluido na rede de aquecimento de região) po-de ser atingida com os mesmos parâmetros de vapor de aquecimento. Poroutro lado, uma área de trocador de calor menor (redução nos custos e/ouespaço) pode ser usada com a mesma diferença de temperatura ou a saídade um trocador de calor existente pode ser aumentada.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional, ocondensador é construído como um preaquecedor de alta pressão ou comoum preaquecedor de baixa pressão.
Um preaquecedor de baixa pressão, por exemplo, pode ser dis-posto a montante de um tanque de água de alimentação e o fluido de traba-lho (por exemplo, água) ser obtido no estado líquido condensado, que sãoconhecidas como bombas de condensado. O vapor pressurizado tambémpode ser removido das turbinas a vapor e ser alimentado no preaquecedorde baixa pressão. O nível de temperatura do fluido de trabalho é, deste mo-do, aumentado no preaquecedor de baixa pressão e com isto, também, notanque de água de alimentação contíguo. Este aumento no nível de tempe-ratura aumenta a eficiência do circuito de vapor na usina termoelétrica. Anova solução também alcança um aperfeiçoamento/restauração da funçãoe/ou uma redução nos custos e/ou um aumento na saída do aparelho nestecaso.
Um preaquecedor de alta pressão pode ser disposto entre o tan-que de água de alimentação e o gerador de vapor. Como no caso do prea-quecedor de baixa pressão, o vapor quente (altamente) pressurizado é ali-mentado a partir das turbinas a vapor até o preaquecedor de alta pressão. Onível de energia, em particular, o nível de temperatura da água de alimenta-ção que entra no gerador de vapor, portanto, é aumentado. A eficiência docircuito de vapor, portanto, pode ser aumentada na usina termoelétrica. Osaperfeiçoamentos na função, custo e/ou produção podem ser alcançados deuma maneira similar ao caso do preaquecedor de baixa pressão.
De acordo com uma modalidade exemplificativa adicional docondensador, o condensador é usado na usina termoelétrica de uma esta-ção de calor e energia combinada. Uma estação de calor e energia combi-nada é usada par gerar eletricidade e calor usando um processo de acopla-mento de energia-calor. O calor desviado do circuito de vapor na estação decalor e energia combinada pode ser dissipado através do condensador(construído como um condensador de aquecimento, por exemplo) ou umtrocador de calor diferente em um fluido de trabalho de um circuito de aque-cimento de região. O calor residual não usado em uma estação de calor eenergia combinada que compreende um processo de acoplamento de ener-gia-calor, portanto, pode ser usado adicionalmente em um sistema de aque-cimento de região.
As modalidades da invenção foram descritas em referência aosdiferentes objetivos da invenção. Em particular, algumas modalidades dainvenção são descritas com as reivindicações de dispositivo e outras moda-lidades da invenção com as reivindicações de método. Entretanto, durante aleitura do pedido será imediatamente claro para alguém versado na técnicaque, exceto quando especificamente indicado em contrário, além de umacombinação de recursos que pertencem a um tipo de objetivo da invenção,qualquer combinação desejada de recursos que pertencem aos diferentestipos de objetivos da invenção também é possível.Breve Descrição dos desenhos
Para o propósito de explicação adicional e para um melhor en-tendimento da presente invenção, as modalidades exemplificativas serão descritas em mais detalhes daqui por diante em referência aos desenhos emanexo, em que:
A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um feixe de tu-bo condensador que tem um revestimento hidrofóbico, de acordo com umamodalidade exemplificativa da presente invenção;
A Figura 2 mostra uma vista em planta dos tubos condensadoresem um feixe de tubo condensador, de acordo com uma modalidade exempli-ficativa da presente invenção; e
A Figura 3 mostra uma modalidade exemplificativa de tuboscondensadores que são tratados por meio de revestimento por eletro- aspersão.
Descrição Detalhada das Modalidades Exemplificativas
Os componentes idênticos ou similares são dotados com osmesmos caracteres de referência nas figuras. Os diagramas nas figuras sãoesquemáticos e não em escala.
A Figura 1 mostra uma modalidade exemplificativa de um con-densador 100, por exemplo, um condensador de vapor 100 para uma usinatermoelétrica, por exemplo, uma usina de turbina a vapor. O condensador100 pode ser revestido com um revestimento hidrofóbico que usa o métodode produção descrito. O condensador 100 tem um condutor 105 no qual ostubos condensadores adaptados 101 são fixados. Neste caso, um tubo con-densador adaptado 101 tem um revestimento hidrofóbico.
De acordo com o método para produzir o condensador 100 parauma usina de turbina a vapor, um tubo condensador 101 é primeiramenteadaptado no condutor 105 para um feixe de tubo condensador 203 do con-densador 100. O tubo condensador adaptado 101 é revestido com um reves-timento hidrofóbico.
O condutor 105 pode ser usado para montar e fixar cada um dostubos condensadores 101, de modo que o feixe de tubo condensador 203possa ser proporcionado a partir de um grande número de tubos condensa-dores fixados 101. O feixe de tubo condensador 203 compreende os tuboscondensadores externos 101 e os tubos condensadores internos 101, quenão têm qualquer contato com os arredores do feixe de tubo condensador203.
Durante a operação do condensador 100, os tubos condensado-res adaptados 101 compreendem um fluido de resfriamento, por exemplo,água de resfriamento, para proporcionar a condensação do vapor através dovapor de resfriamento que flui perto. O revestimento hidrofóbico dos tuboscondensadores adaptados 101 significa que a condensação por gotejamentodo vapor que flui perto também ocorre.
De acordo com o método de produção descrito, um revestimentohidrofóbico pode ser aplicado aos tubos condensadores 101 por meio domecanismo de aspersão 106. Os tubos condensadores 101 já foram adapta-dos no condutor 105 quando o revestimento hidrofóbico é aplicado, de modoque o desmantelamento de tempo intensivo não seja mais necessário pararevestir os tubos condensadores 101. A situação em que o revestimento hi-drofóbico de um tubo condensador 101 é danificado à medida que é adapta-do também é evitada.
O mecanismo de aspersão 106, por exemplo, pode compreenderum cabeçote de aspersão 102 com o qual um revestimento hidrofóbico podeser aspergido sobre os tubos condensadores 101. Um cone de atomizaçãodefinido 104 se forma no processo. O revestimento por dispersão, por e-xemplo, por meio de dispositivos de pincel também é possível, além de as-pergir os tubos condensadores 101 por meio de um cabeçote de aspersão102.
Por um lado, o cabeçote de aspersão 102 pode ser movido nadireção longitudinal (direção de extensão) dos tubos condensadores exter-nos 101, de modo que o revestimento hidrofóbico possa ser aplicado pelomenos nos tubos condensadores externos 101. Além disso, o cabeçote deaspersão 102 do mecanismo de aspersão 106 pode ser construído para sertão pequeno que o cabeçote de aspersão 102 pode ser inserido entre umespaçamento de tubo condensador a. O mecanismo de aspersão 106, destemodo, também pode revestir pelo menos a segunda fileira de tubos conden-sadores 101 no feixe de tubo condensador 203 com um revestimento hidro-fóbico.
Em uma modalidade exemplificativa adicional, o mecanismo deaspersão 106 pode compreender um tubo de conexão 103, de modo quetodos os tubos condensadores internos 101 do feixe de tubo condensador203 também possam ser revestidos com o revestimento hidrofóbico em umestado adaptado. O tubo de conexão 103 pode ter um formato helicoidal,neste caso (linha helicoidal), sendo que é possível selecionar a parte frontalda linha helicoidal, de modo que a parte frontal se adapte aos raios de tubocondensador r e aos espaçamentos de tubo condensador a. O cabeçote deaspersão 102 pode ser consequentemente rosqueado no feixe de tubo con-densador 203 ao girar o de conexão 103. Cada tubo condensador interno101, portanto, pode ser revestido por meio do revestimento hidrofóbico.
A Figura 2 ilustra uma vista em planta de tubos condensadoresadaptados 101 no feixe de tubo condensador 203. O condutor 105 do feixede tubo condensador 203 compreende, por exemplo, um fundo de tubo con-densador 202 e um grande número de paredes de sustentação 201 paramontar os tubos condensadores 101. O revestimento hidrofóbico pode serna direção longitudinal ou na direção transversal dos tubos condensadores.O mecanismo de aspersão 106 pode aplicar o revestimento hidrofóbico nadireção transversal ou direção longitudinal dos tubos condensadores 101 emuma direção ou em direções alternadas. O mecanismo de aspersão 106também pode ser movido na direção longitudinal ou direção transversal dostubos condensadores 101. O mecanismo de aspersão 106, por exemplo,pode mover o cabeçote de aspersão alternadamente em uma direção, nadireção de extensão dos tubos condensadores 101 ou na direção transver-sal. Uma mistura das duas direções de movimento (na direção de extensãoe na direção transversal) também é possível. O mecanismo de aspersão106, por exemplo, pode ser movido ao longo de um mecanismo de posicio-namento ou um mecanismo de movimento nesta conexão e durante o movi-mento do cabeçote de aspersão 102 pode girar transversalmente em relaçãoà direção de movimento do mecanismo de aspersão 106 ou executar umpasso, tornando uma mistura das duas direções de aspersão possível. Istopermite a aplicação ininterrupta do revestimento hidrofóbico.
A Figura 3 mostra uma modalidade exemplificativa de uma cons-trução para aplicar o revestimento hidrofóbico por meio de revestimento poreletro-aspersão. Os tubos condensadores 101 e/ou o condutor 105 pode sereletricamente condutivo e, deste modo, constituem os componentes estrutu-rais eletricamente condutivos 303. Os componentes estruturais eletricamentecondutivos 303 podem ser conectados a um potencial de terra 302. O meca-nismo de aspersão 106 e/ou o cabeçote de aspersão 102 são conectados auma fonte de tensão 301, de modo que a aspersão do revestimento hidrofó-bico possa ser eletrostaticamente carregada, por exemplo, em 30 kV, 40 kV,50 kV ou 60 kV (quilovolts). A aspersão eletrostaticamente carregada do re-vestimento hidrofóbico é atraída devido aos tubos condensadores ligados àterra 101, de modo que a aspersão seja uniformemente aplicada nos tuboscondensadores 101. Um tubo condensador adaptado 101 pode ser aspergi-do de maneira abrangente com o revestimento hidrofóbico como um resulta-do da atração da aspersão eletrostaticamente carregada do revestimentohidrofóbico. Mesmo se o cabeçote de aspersão 102 aplicar a aspersão emum lado do tubo condensador, a aspersão pode ser atraída para o lado o-posto do tubo condensador 101 devido à atração eletrostática, de modo queo revestimento hidrofóbico seja aplicado ao lado oposto. Uma aplicação uni-forme do revestimento hidrofóbico, portanto, pode ser proporcionada no es-tado adaptado mesmo no caso dos tubos condensadores 101 que são difí-ceis de alcançar.
A presente invenção, portanto, pode proporcionar um feixe detubo condensador 203 para um condensador 100 que compreende tuboscondensadores adaptados e hidrofobicamente revestidos 101. O revestimen-to dos tubos condensadores 101 no estado adaptado significa que o proces-so de produção para o feixe de tubo condensador 203 pode ser acelerado àmedida que o processo de revestimento não precisa ser realizado individu-almente em cada tubo condensador 101. Em vez disto, o mesmo precisaapenas ser realizado uma vez em todos os tubos condensadores adaptados101. Além disso, um revestimento dos tubos condensadores 101 pode serproporcionado durante a manutenção de um condensador 100 já montadona usina de turbina a vapor e que opera sem que os tubos condensadores101 precisem ser desmantelados. O dano no revestimento hidrofóbico, queocorre quando se ajusta um tubo condensador 101 no condutor 105 do feixede tubo condensador 203, pode ser similarmente evitado à medida que ostubos condensadores 101 são revestidos com o revestimento hidrofóbicoapenas após serem adaptados no condutor 105 do feixe de tubo condensa-dor 203.
Adicionalmente, deve-se indicar que "que compreende" não ex-clui outros elementos ou etapas e "um" não exclui um grande número. Tam-bém, deve-se indicar que os recursos ou etapas que foram descritos em re-ferência a uma das modalidades exemplificativas acima também podem serusados em combinação com outros recursos ou etapas de outras modalida-des exemplificativas descritas acima. Os caracteres de referência nas reivin-dicações não devem ser considerados como limitações.

Claims (15)

1. Método para produzir um condensador (100), em particular,para uma usina termoelétrica, o método de produção compreende:ajustar um tubo condensador (101) em um condutor (105) paraum feixe de tubo condensador (203) do condensador (100), erevestir o tubo condensador adaptado (101) com um revestimen-to hidrofóbico,em que o revestimento do tubo condensador adaptado (101)com o revestimento hidrofóbico compreende:posicionar um mecanismo de aspersão (106) no condutor (105),aspergir no revestimento hidrofóbico por meio de um mecanismode aspersão (106), emover o mecanismo de aspersão (106) durante a aspersão emuma taxa de alimentação uniforme ao longo de uma direção de extensão dotubo condensador adaptado (101).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o conden-sador (100) é montado na usina termoelétrica durante o revestimento.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o tubocondensador adaptado (101) é revestido com o revestimento hidrofóbico pormeio de um revestimento por dispersão.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-3, em que o mecanismo de aspersão (106) compreende um cabeçote deaspersão (102) e em que o revestimento do tubo condensador adaptado(101) com o revestimento hidrofóbico também compreende:introduzir o cabeçote de aspersão (102) no condutor (105) pararevestir o tubo condensador adaptado (101) com o revestimento hidrofóbico.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-4, em que o revestimento do tubo condensador adaptado (101) com o reves-timento hidrofóbico também compreende:revestir o tubo condensador adaptado (101) por meio de reves-timento por eletro-aspersão.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-5, que também compreende:reticular o revestimento hidrofóbico no tubo condensador adap-tado (101) por meio de cura por UV1 cura dupla e/ou cura térmica.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-6, em que o tubo condensador adaptado (101) é revestido com o revesti-mento hidrofóbico por meio de um método sol-gel.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-7, em que o condensador (100) é um condensador de vapor (100) e a usinatermoelétrica uma usina de turbina a vapor.
9. Dispositivo para revestir um tubo condensador adaptado (101)com um revestimento hidrofóbico, de acordo com um método de produção,de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que o dispositivocompreende:um cabeçote de aspersão (102) para revestir o tubo condensa-dor adaptado (101) com o revestimento hidrofóbico,um mecanismo de posicionamento para posicionar o dispositivono condutor (105), eum mecanismo de movimento para mover o cabeçote de asper-são (102) ao longo de uma direção de extensão do tubo condensador (101).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9,em que o cabeçote de aspersão (102) é construído de tal modoque o revestimento hidrofóbico possa ser aplicado ao tubo condensador a-daptado (101) por meio de revestimento por eletro-aspersão.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, quetambém compreende:um tubo de conexão (103),em que o tubo de conexão (103) conecta a direção de movimen-to e o cabeçote de aspersão (102),em que o tubo de conexão (103) tem um formato helicoidal,em que a parte frontal do formato helicoidal pode ser adaptadaaos raios de tubo condensador (r) e aos espaçamentos de tubo condensador(a) dos tubos condensadores (101).
12. Condensador (100), em particular, para uma usina termoelé-trica, em que o condensador (100) é produzido usando um método, comodefinido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que o condensador(100) compreende:um condutor (105) que tem um tubo condensador adaptado(101),em que o tubo condensador adaptado (101) tem um revestimen-to hidrofóbico.
13. Condensador (100), de acordo com a reivindicação 12,em que o condensador (100) é construído como um condensa-dor de aquecimento.
14. Condensador (100), de acordo com a reivindicação 12,em que o condensador (100) é construído como um preaquece-dor de alta pressão e/ou como um preaquecedor de baixa pressão.
15. Uso do condensador, como definido em qualquer uma dasreivindicações 12 a 14, em uma usina termoelétrica de uma estação de calore energia combinada.
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