Fornalhas

2014.2

Energia qumica do combustvel em energia Trmica;

Queima em suspenso;

Queima em grelha;

Queima em leito fluidizado;

Queima em suspenso

Queima de leo, carvo pulverizado, gs natural, serragem, casca de arroz, etc.

Grelha/ Leito Fluidizado

Pequeno ou de mdio porte;

Consumo de combustveis slidos;

Queima

em suspenso

Ventiladores de ar;

Bombas de alimentao de leo;

Sistemas de ignio;

Dispositivos de controle;

Dispositivos de Segurana.

Controle da combusto

Funcionamento sob carga constante: ligando ou desligando em torno de um nvel mdio de demanda trmica;

Funcionamento fixo em carga mxima, em carga mnima ou sem carga;

Funcionamento sob carga varivel e contnua entre dois nveis, mximo e mnimo de demanda trmica

Ar primrio

Nebulizao do leo combustvel

Transporte de combustveis slidos pulverizados;

Destilao de hidrocarbonetos

Ar Secundrio;

Assegurar a combusto

Ar Tercirio;

Projeto cmara Combusto

Volume apropriado ao tipo e quantidade de combustvel que se deseja queimar;

=

=Carga trmica volumtrica;

=Energia Liberada

=Volume

Altura compatvel com a circulao da gua nos tubos e tempo efetivamente gasto para queimar o combustvel no interior da cmara;

Disposio adequada dos queimadores de modo a evitar qualquer contato direto da chama com os tubos dgua;

Evaporao de filme;

Disposio das fornalhas em caldeiras aquotubulares

Queima de combustveis slidos sobre grelhas

=

=Consumo de combustvel (kg/h)

=rea da grelha (m2)

=Taxa de carregamento

Forma apropriada para a cmara, no sentido de favorecer a queima e garantir fluxo regular dos gases de combusto;

Retangulares, circular, hexagonal

Temperaturas compatveis com o equipamento e com o prprio combustvel que se deseja queimar;

Combustveis

PCS / PCI

Para combustveis slidos e lquidos

= 33900 + 121800

8 + 9200

= 24408(9 +)

=Calor latente de vaporizao

=Poder calorfico (kJ/kg)

=Teor de umidade (kg de umidade/kg comb)

tEP=44GJ

Temperatura de fuso das cinzas ~ 1540C;

leo Combustvel;

leo Diesel;

Viscosidade (m2/s);

Ponto de fluidez;

Ponto de fulgor ~130C;

Densidade;

leo BTE (Baixo teor de Enxofre)

Gs Natural;

Queima de leo

Sistema completo de alimentao e queima de leo

90 a 130C

Formas de Nebulizao

leo nebulizado: Gotas de tamanho a 10 a 200 m;

Queimadores de presso direta;

Queimadores de presso com retorno de leo;

Queimadores com fluxo auxiliar;

Queimadores de copo rotativo;

Presso direta

Queimadores de nebulizao mecnica

Suprimento do ar;

Para carga constante;

Variao na carga de trabalho;

Cargas < 40%

Queimadores de presso com retorno de leo

No requer troca do bico injetor para trabalhar com cargas variadas;

Presso regulada na linha de retorno do queimador

Presso direta

Queimadores de leo com fluido auxiliar

Vapor, ar comprimido, ar a baixa presso

Quantidade de ar ~ 25 a 50% do consumo de leo

Pulverizao a vapor

Consumo do vapor ~ 10% consumo do leo

Queimadores de copo rotativo

20% da capacidade nominal

Queimadores de difuso: Injeta ambos os fluidos separadamente, proporcionando a mistura de ambos no interior da cmara de combusto, sendo menos empregados.

Queima de carvo pulverizado

Carvo pulverizado

70 a 90% granulometria inferior a 75 m.

Alta eficincia trmica, como resposta a um processo de queima mais regular com um mnimo excesso de ar;

Operar em combinao com queimadores a leo ou gs;

Flexibilidade de operao, com possibilidade de responder as variaes de carga;

Ar primrio

15 25 m/s

Ar secundrio

20 40 m/s

80 m/s

Manuteno das condies de operao Alterao da temperatura de sada dos gases no

topo da cmara de combusto;

Queimadores inclinveis e em diversos nveis;

Temperatura de fuso das cinzas (Escolha da fornalha); Estado slido ( fundo seco);

Estado lquido (fundo mido);

Reduo das cinzas nos gases de combusto (carvo triturado)

Cinzas lquidas so quimicamente inertes;

Queima em grelha

Pequeno e mdio porte; Vrios tipos de combustveis; Preparao rigorosa do combustvel; Granulometria uniforme; Alimentao manual/automtica; Problemas com infiltrao; Suprimento do ar; Queima parcial do combustvel; Reinjeo da fuligem;

Taxa de carregamento:

Do tipo de grelha, grau de automao, forma de alimentao e extrao das cinzas;

Tipo de combustvel, quantidade de cinzas e teor de matrias volteis;

Fluxo de ar e tiragem dos gases de combusto;

Fornalhas de grelha fixa ou estacionria;

Grelha horizontal ou inclinada;

Carregamento automtico;

Tiragem forada;

Fornalhas de grelha mvel ( rotativa).

Maior porte;

Remoo automtica das cinzas;

Tipo e qualidade do combustvel;

Grelha mvel

Controle da taxa de combusto:

Forma de alimentao;

Velocidade da esteira;

Fluxo de ar;

Grelha Rotativa

Sustentao da chama;

Auxiliar no processo de acendimento da fornalha.

Trabalho com biomassa como com fluidos e sua ignio a gs

Queima em leito fluidizado

M qualidade dos combustveis;

Combustveis menos nobres;

O combustvel permanece em suspenso no leito, sob a ao de uma corrente ascendente de ar, o tempo que for suficiente para completar a combusto;

Leito: Estacionrio;

Corrente de ar injetada uniformemente;

Leito se mantm fluidizado e agitado continuamente;

Temperaturas relativamente baixas 800 ~ 950C

Circulante; Combustvel com menor granulometria;

Maiores velocidades de fluidizao;

Absoro de mais de 50% do calor liberado pelos tubos imersos e paredes da cmara de combusto;

Menor presena de compostos de nitrognio e enxofre nos gases de combusto;

Adio de calcrio sulfato de clcio, material inerte facilmente removvel do leito junto com as cinzas;

Altura do leito;

Velocidade de fluidizao;

Tipo e tamanho das partculas de combustvel;

Cinzas;

Presso e temperatura de operao;

Geometria da fornalha;

Mtodo de alimentao do combustvel;

Suprimento de ar;

Combusto

Economia

Eficincia na queima do combustvel;

Suprimento adequado de ar;

Mistura ar/combustvel;

Temperaturas compatveis;

Tempo suficiente de combusto;

Excesso de ar

Coeficiente de excesso de ar

=

=

= Coeficiente de excesso de ar

=Massa estequiomtrica de ar (kg/kg comb)

=Massa real de ar (kg/kg comb)

=Volume estequiomtrico de ar (m3n/kg comb)

=Volume real de ar (m3n/kg comb)

Gases 5 a 10%;

Lquidos 10-30%

Slidos 60-120%

Composio qumica do combustvel;

Composio qumica: carbono, hidrognio, enxofre, oxignio, nitrognio, umidade e cinzas;

Condies Ideais: A queima completa deve envolver quantidade mnima de oxignio

Slidos e Lquidos

Massa estequiomtrica de oxignio para queimar cada kg de combustvel:

2 = 2 +2 2 +2()

2=Massa mnima de oxignio para queimar o combustvel;

2 =Massa mnima de oxignio para queimar o carbono;

2 2 =Massa mnima de oxignio para queimar o hidrognio;

2()=Massa mnima de oxignio para queimar o enxofre.

Considerando, em termos de massa: Ar tem 23,15% de oxignio

Massa estequiomtrica de oxignio para queimar apenas o

composto do combustvel:

=

100

23,152

+ 2 2

+ 2 2

22 + 2 22

2 =32

12

2 =32

32

2 2 =16

2

8

Em termos de volume o ar tem 21% de oxignio;

= 138.2

12+

4+

32

32

,, ,=Teor do componente do combustvel (kg/kg comb)

= 106.7

12+

4+

32

32

Para os gases formados na combusto:

= 2 +2 +2 +2 +

= 2 + 2 + 2 + 2 +

= 44

12 + 9 +

9 + 64

32 ++ 0,7685

= 22.4

12+

2+

18+

32 ++ 0.79

Para combustveis gasosos (CmHn): Volume de ar e de gases formados na combusto de gases combustveis:

= 2.38 +2 + 2 +

4 22

= +2 + +

2

+ 2 +2 +2 + 2 + 0.79

=Volume estequiomtrico de ar (m3n/m3n comb)

=Volume estequiomtrico de gases (m3n/m3n comb)

=Teor de monxido de carbono (m3n/m3n comb)

Aproximao:

Combustveis slidos (m3n/kg):

Combustveis lquidos (m3n/kg):

Gs natural(m3n/kg):

=

1.01

4186 + 0.5

=

0.89

4186 + 1.65

=

0.85

4186 + 2.0

=

1.11

4186

=

1.09

4186 0.25

=

1.14

4186 + 0.25

Clculo do coeficiente de excesso de ar:

Medio do fluxo real de ar de combusto ou anlise qumica dos gases de combusto;

=

=

= + ( 1)

= + ( 1)

Medio do fluxo de ar: Impreciso;

Porcentagem de CO2 e 02

Para a parcela de gases secos

= + ( 1)

~

=%2

%2

%2=Porcentagem mxima de CO2 em condies de queima ideal

%2=Porcentagem medida de CO2 na base da chamin

Para combustveis slidos e lquidos:

Aparelho de medio de gases

= 22,4

12+

32 + + 0.79

%2 =

2240

12

Excesso do ar

Determinao (valores medidos na base da chamin):

%2 =

21 1

~

=21

21%2

%2=Porcentagem de O2 medida na base da chamin

Determinao (Proporo existente entre o contedo volumtrico de O2 e o contedo volumtrico de nitrognio):

Isentos de enxofre

2 = 0.21( 1)

2 = 0.21 1 2

0.79

%2 = 100 (%2 + %2)

=100 %2 %2

100%2 4.76%2

Relao ar/combustvel

Em termos volumtricos de comb. Gasosos

Comb. Slidos e lquidos( em kg de ar/kg de combustvel)

(/) , = 4,76 +

4

2+

(/)=Relao ar/combustvel estequiomtrica em m3dear/m3 de combustvel;

,,, = Teor molar do componente

(/) , = 137,28( +

4

2 +

12 + + 16 + 32

=

,

1

100