Cald rgs rev_11-08_1.2_combustão
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Combustão de combustíveis líquidos
a) Preparação do óleo
a.1)Filtragem:Remover partículas sólidas em suspensãoEvitar obstrução de:Tubulação, aquecedores, queimadoresReduzir volume de resíduo de combustão depositado nos tubos da caldeira
• a.2)Regulagem:• Controle da quantidade de combustível injetada na fornalha• Para obter relação adequada de combustível e ar
necessários à combustão• a.3)Atomização ou pulverização:• Aumentar a superfície de contato entre óleo e ar para:• Reduzir o excesso de ar ao mínimo• Aumentar a velocidade de queima• Aumentar eficiência de queima (reduzir resíduo de óleo não
queimado)
• a.4)Pré-aquecimento do óleo:• Para reduzir viscosidade e tensão superficial e
obter atomização adequada• Elevar a temperatura para próximo do ponto
de inflamação (ignição)
• b) Preparação do ar:• b.1)Fornecimento do ar necessário:• Dimensionamento adequado dos sopradores de ar• b.2)Pré-aquecimento do ar com os gases de queima:• Para melhorar rendimento térmico• b.3)Projeto adequado dos difusores dos queimadores:• O fluxo de ar pelos difusores dos queimadores deverá ser
adequado para promover• Uma boa queima e • Acelerar a remoção e renovação dos gases inertes
produzidos na combustão e oriundos do comburente
Vapor p/ atomização do óleo
Ar é necessário p/ queima do gás ou óleo atomizado
• c) Ignição e combustão do óleo na fornalha• c.1)Mistura das partículas de óleo atomizado com o ar
insuflado na fornalha• c.2)Vaporização das partículas ou gotículas com o calor• c.3)Combustão liberando calor• d) Transmissão do calor da combustão• Através dos tubos que constituem as partes da caldeira• O calor é transmitido simultaneamente por condução,
convecção e radiação• e) Descarga dos gases de combustão• Após cederem calor os gases são conduzidos pelos dutos e
chaminé até a atmosfera
• Combustão• Reação química de natureza gasosa e exotérmica• Para efetuar queima eficiente os derivados de petróleo devem
ser previamente levados a uma condição praticamente gasosa e
• A uma temperatura igual ou superior a sua temperatura de inflamação (ou ignição)
• Para que os vapores emitidos entrem imediatamente em combustão
• Óleo• Mistura complexa de hidrocarbonetos• Hidrocarbonetos = Combinação em proporções variáveis de
C e H e mais compostos sulfurados, nitrogenados e oxigenados
• A combustão produz:• produtos intermediários• Metano (CH4), acetileno (C2H2) e benzol (C6H6)• Produtos finais• CO2 , H2O , N2
• A combustão com excesso de ar tem ainda como produto final O2
• Como a maioria dos óleo contem enxofre, SO2 e SO3 também aparecem como produto finais
• Na combustão incompleta entre os gases de combustão aparecem combustíveis como CO e H2
• Na combustão incompleta ocorrem– depósitos de carvão e fuligem– grande desprendimento de fumaça– combustão é de baixo rendimento térmico
• Sistema de combustão• O óleo para os queimadores deverá ser fornecido a uma
taxa constante• Para que a ignição seja mantida ininterrupta• O ar necessário à combustão deverá ser regulado de acordo
com a quantidade de combustível injetado• A temperatura no tanque de óleo deverá ser tal que óleo
possa fluir livremente• As linhas deverão ser:– Isoladas– Aquecidas com traço de vapor
• Deverá ter um sistema de controle de temperatura do tanque de óleo de forma a manter uma temperatura que resulte na viscosidade recomendada pelo projeto do sistema
Sistema típico para queimar óleo pesado em pequenas instalações
Anel de óleo – uma tubulação que conduz o óleo até o queimador e uma tubulação de retorno para o tanque. Neste sistema o óleo circula constantemente
Sistema de queima de óleo pesado para grandes instalaçõesEquipamentos duplicados para permitir limpeza sem parar o
gerador de vapor
• Para os combustíveis normalmente utilizados– A temperatura recomendada é da ordem de 35 C e– A viscosidade é mantida entre 4000 a 7000 SSU
• Manter rotina de limpeza dos filtros instalados no sistema de tubulação de óleo
• Quando se utiliza óleos mais leves não há necessidade de aquecimento
• Para queima de óleos pesados, como resíduo asfáltico (RASF) e resíduo de vácuo (RV), deverá ser previsto:– Aquecedores ao longo do sistema– Manter temperatura que garanta viscosidade de 150 a
400 SSU(Obs:RASF , RV , temperatura do combustível poderá ser
superior a 300C)– A atomização deverá ser do tipo mecânica ou a vapor
• Para os casos específicos verificar as recomendações de projeto
• Problemas na queima de resíduo• Vapor de atomização com temperatura inferior a necessária
para garantir a viscosidade necessária• O vapor de atomização esfriava o óleo
• Acompanhamento de temperatura era no coletor geral• Não havia informação sobre a temperatura do óleo e
do vapor na entrada de cada queimador• O isolamento e aquecimento (steam trace) das linhas eram
deficiente junto dos queimadores• Na chegada do queimador ocorria condensação do
vapor e resfriamento do óleo• Em muitos casos a Engenharia e a Manutenção não
conseguiram colocar o forno elétrico em operação• A grande quantidade de metal no óleo produzia resíduo da
queima que obstruía a caldeira e era de difícil remoção
Incrustação de difícil remoção causando obstrução da
caldeira
Superaquecedor primário
Superaquecedor secundário
• Depósito incrustado na chicana do BANK
• As caldeiras industriais queimam óleo combustível que é
• Resíduo remanescente após extração das frações leves do petróleo
• Os queimadores devem atomizar o combustível ante de injetá-lo na fornalha
• A atomização é feita por pulverização mecânica• A atomização é feita para obter a máxima superfície
de contato possível, exposta às reações de combustão
• Formas de pulverização mecânica– Ar pressurizado ou Vapor– Forçar o combustível sob pressão através de
pequenos orifícios– Separar a película de óleo em partículas através
da força centrifuga• Atomização com ar ou vapor é simples e barata• Os queimadores de atomização por vapor podem
trabalhar praticamente com– Óleos de qualquer viscosidade e – A qualquer temperatura
Mistura interna – o óleo é aquecido por contato direto com o vapor ante de pulverizar
Mistura externa – o óleo flui para o bico através de uma passagem anular central, sendo o fluxo regulado mediante uma base roscada
Ar primário
Ar secundário
Bico do queimador de óleo
• Bico do queimador de óleo obstruído por matéria suspensa no óleo
• Filtro do sistema de óleo impregnado de material suspenso no óleo
• Queimador de gás natural
Ar primário
Ar secundário
Bicos queimadores de gás
• A pulverização com vapor permite obter combustões mais perfeitas
• Possibilitando a queima de resíduos de petróleo mais viscosos
• O petróleo a ser pulverizado entra em contato com o vapor• O vapor além de possuir muita energia que se desenvolve
durante a expansão• Possui temperatura elevada, que aumenta a fluidez do
combustível• O vapor tem um efeito químico que reduz a formação de
fuligem e fumaça– Devido ao equilíbrio que se estabelece sob alta
temperatura entre o C, CO e vapor dágua
• A conservação dos bicos atomizadores , e juntas é imperativo para assegurar o bom funcionamento do queimador
• Bicos reserva devem ser conservados em óleo diesel ou querosene
• As lanças retiradas de serviço devem ser inspecionadas e os bicos removidos para limpeza
• Verificar a calibração dos bicos atomizadores após 3 meses de uso
• Quando o sistema de queima for retirado de serviço, recomenda-se lavá-lo com diesel ou querosene e conservá-lo limpos
Exemplo – 1caldeira queimando óleo
Caso 1 -Incrustação resultante da queima de óleo pesado com finos
de catalisador
Incrustação provocada pela queima de óleo contendo
finos de catalisador
Além da incrustação a caldeira estava operando
com dois queimadores apagados por estarem
danificados
Conseqüência – oxidação da chicana do bank
Furo na primeira curva na entrada do superaquecedor
secundário
Corrosão dos tubos do BANK
Exemplo 2Acompanhamento após troca de óleo
Caso 2 -Trocou de óleo e passou a observar perda de
rendimento da caldeira em espaço de tempo menor
A perda de rendimento estava associada a maior formação de incrustação
A caldeira parava a cada 12 meses para limpeza.
Com a troca de óleo, passou a parar para limpeza a cada 6
meses