Combustão de Combustiveis Solidos

8/18/2019 Combustão de Combustiveis Solidos

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Controle de combustão de combustíveis sólidos

Combustível Sólido

Introdução

Os principais combustíveis sólidos naturais são a madeira e os produtos de suadecomposição natural, turfa e carvão. Para que um sólido possa Ter valor comocombustível é necessário que tenha um poder calorífico tão elevado quanto possível equeime com facilidade, com ou sem chama.

O combustível é um material cua a queima é utili!ada para produ!ir calor, ener"ia oulu!. # queima ou combustão é uma reação química na qual os constituintes docombustível se combinam com o o$i"%nio do ar. Para iniciar a queima de umcombustível é necessário que ele atina uma temperatura definida, chamada detemperatura de i"nição.

O poder calorífico de um combustível é dado pelo n&mero de caloriasdesprendida na queima do mesmo.

ESTADOFÍSICO

COMBUSTÍEIS

!ATU"AIS

COMBUSTÍEIS

A"TIFICIAIS

S#$IDO $en%&' tur(&'

c&rvão' )isto

Co*ue' bri*uetes' c&rvão'

ve+et&l' tort&s ve+et&is

'onforme mostra a fi"ura abai$o, os combustíveis sólidos utili!ados na "eração de

ener"ia são o 'arvão, o 'oque de Petróleo, o (a"aço de 'ana e resíduos diversos.

Os combustíveis sólidos foram, historicamente, a principal fonte primária de ener"ia

utili!ada pelo homem.


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# descoberta do controle do fo"o pelo homem foi uma marca importante na história da

raça humana e o combustível sólido esteve sempre presente desde então.

,rocessos e e*ui-&mento de combustão de sólidos

)ndependente do tipo de aplicação *caldeiras, fornalhas etc.+ os processos de combustãode sólidos podem ser divididos em tr%s tipos principais-'ombustão em "relha,-'ombustão em leito fluidi!ado-'ombustão em suspensão.#s "ranulometrias do combustível sólido normalmente empre"adas em cada um delesvariam de-/,/0 a /,/1 m para combustão em "relha,-/,//0 a /,/21 m para combustão em leito fluidi!ado-0,/ a 0// 3m para queima em suspensão.#l"uns dos requisitos dos queimadores de combustíveis sólidos são-Permitir um bom contato entre o combustível sólido e o ar de combustão-(oa transfer%ncia de calor para o combustível que está entrando para iniciar a


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combustão-Permitir uma boa mistura dos voláteis e o ar de combustão-Providenciar a remoção das cin!as-4ornecer espaço para combustão completa-Tempo de resid%ncia adequado para combustão completa

Combustão em +rel%&.

# combustão em "relha se caracteri!a pelo elevado tempo de resid%ncia proporcionado5s partículas na c6mara de combustão e pode ser dividida em dois tipos-7relha fi$a.-7relha móvel

7relha 4i$a 8a combustão em "relha fi$a o combustível é espalhado uniformemente sobre a "relhaatravés de um dispositivo espar"idor e ar também é introdu!ido por bai$o da "relha. #sfraç9es mais finas queimam em suspensão e as maiores queimam sobre a "relha.

8a combustão em "relha praticamente qualquer tipo de combustível pode ser utili!ado,como madeira, casca, resíduos municipais e hospitalares etc.

7relha :óvel 8a combustão em "relha móvel, o combustível é continuamente alimentado por umlado da "relha e caminha hori!ontalmente, 5 medida que vai sendo queimado. Parte doar de combustão é introdu!ido por bai$o da "relha e a cin!a é descarre"ada pelo ladooposto de alimentação

Ti-os de combustão$ent&

;uando se produ! a uma temperatura suficientemente bai$a, isto é, inferior a 1//


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a uma velocidade superior a AB/ mCs. 8este caso, a mistura tem de ocupar todo o espaçoonde está contida e, no momento da e$plosão, provoca uma elevação de temperatura oude pressão ou de ambas, simultaneamente, sobre todo o espaço confinante. Dsamoscomo combustível a "asolina,o etanol ou o diesel. 'ombustão é o processo de obtençãode ener"ia.

Combustão com-let&

?m uma combustão completa, o rea"ente irá queimar no o$i"%nio, produ!indo umn&mero limitado de produtos e uma chama o$idante, a!ul. ;uando um hidrocarboneto queima no o$i"%nio, a reação "erará apenas dió$ido de carbono *CO2+ e á"ua. ;uandoelementos como carbono, nitro"%nio, en$ofre e ferro são queimados, o resultado será osó$idos mais comuns. 'arbono irá "erar o dió$ido de carbono. 8itro"%nio irá "eraro dió$ido de nitro"%nio * NO2+. ?n$ofre irá "erar dió$ido de en$ofre *SO2+. 4erro irá"erar ó$ido de ferro *)))+ * Fe2OA+. # combustão completa é normalmente impossível de

atin"ir, a menos que a reação ocorra em situaç9es cuidadosamente controladas, como, por e$emplo, em um laboratório.

Combustão turbulent&

# combustão turbulenta é caracteri!ada por flu$os turbulentos. = a mais usada naind&stria *e$ turbinas de "ás, motores a diesel, etc.+, pois a turbul%ncia audao combustível a se misturar com o comburente.

Combustão incom-let&

8a combustão incompleta não há o suprimento de o$i"%nio adequado para que elaocorra de forma completa. O rea"ente irá queimar emo$i"%nio, mas poderá produ!irin&meros produtos. ;uando um hidrocarboneto queima em o$i"%nio, a reação"erará dió$ido de carbono,monó$ido de carbono, á"ua, e vários outros compostoscomo ó$idos de nitro"%nio, dependendo da composição do combustível. Também háliberação de átomos de carbono, sob a forma de fuli"em. # combustão incompleta émuito mais comum que a completa e produ! um "rande n&mero de subprodutos. 8ocaso de queima de combustível em automóveis, esses subprodutos podem ser muito

preudiciais 5 sa&de e ao meio ambiente, e ao seu carro.

E*u&/ão *uímic&

7eralmente, a equação química para queimar um hidrocarboneto *como o octano+ como$i"%nio é a se"uinte

' xE y F * x F * yCB++O2 G x'O2 F * yC2+E2O

Por e$emplo, a queima de propano é

'AEH F 1O2 G A'O2 F BE2O

http://pt.wikipedia.org/wiki/Reagentehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarbonetohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81guahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrog%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofrehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ferrohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_nitrog%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_enxofrehttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_ferro_(III)http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvelhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarbonetohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidos_de_nitrog%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fuligemhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3veishttp://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarbonetohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Octanohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Propanohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Reagentehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarbonetohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81guahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrog%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofrehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ferrohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_nitrog%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_enxofrehttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_ferro_(III)http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvelhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarbonetohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xidos_de_nitrog%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Fuligemhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Autom%C3%B3veishttp://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarbonetohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Octanohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Propano


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# equação, em síntese, de uma hidrocarboneto é sempre a se"uinte

'ombustível F O$i"%nio G Iió$ido de carbono F J"ua F 'alor

Controle d& combustão

Para reali!ar a combustão é necessário uma quantidade de ar estequiométrica , chamado

ar teórico . ?ntretanto , para asse"urar a combustão completa, é necessário um K e)cesso

de &r K de modo a manter um teor suficiente de o$i"%nio até o final da chama , e

superar as defici%ncias de mistura do queimador .

O coeficiente de e$cesso ar *alfa + é uma maneira de e$pressar a relação arC

combustível , e é a ra!ão entre a quantidade total de ar utili!ada na combustão *Lar+*M"CM" comb ou mNC M" comb+ e a quantidade de ar estequiométrico *Lo ar+.

alfa Lar C Lo ar

O valor de alfa pode ser calculado a partir da análise da composição volumétrica *+

dos produtos da combustão

alfa 'O2 estequiometrica C 'O2

Combustão de Biom&ss& em C&ldeir&s

8os processos em "eral para se eliminar resíduos e redu!ir custos é comum que esse

resíduos seam reaproveitados como combustíveis sólidos em caldeiras. #s biomassas

são um e$emplo cada ve! mais comum de reutili!ação de resíduos para otimi!ação de

processos. ?$emplos ba"aço da cana , a torta *também produ!ida nos processos com

cana de aç&car + , borra de café * nas industrias de café sol&vel + , palha de café , ba"aço

de cau , palha de arro! etc .

#s biomassas são queimadas para aquecer á"ua , que se transforma em vapor *que um

das maneiras mais anti"as de se utili!ar ener"ia + . 'om o vapor aquecemos ,

impulsionamos , e pressuri!amos os mais diversos processos.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvelhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81guahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Combust%C3%ADvelhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAniohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbonohttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81guahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Calor


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# bai$o a fi"ura de um supervisório de uma caldeira.

Qe observarmos a fi"ura veremos que a entrada do combustível se da pelo silo de borra

*de café + , abai$o são esteiras que condu!em a borra parra pressas que irão pressar a

borra para retirar o má$imo de a"ua possível * no supervisório não indica por escritosomente por desenho a entrada de serra"em *seca+ para ser misturada a borra para

aumentar o rendimento. + .

?ssa cadeira é proetada para trabalhar tanto com biomassas como com fluidos e sua

i"nição é a "ás * "lp ou "np +.

Para que a caldeira tenha o rendimento necessário , é li"ada a óleo e em se"uida

inserido a biomassa * nesse caso a cadeira utili!a óleo bpf que é muito viscoso ,

necessitando ser aquecido para fluir na tubulação . * esse aquecimento é feito pelo

próprio vapor que a queima do óleo e da biomassa produ! . ++ .


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Ie forma "eral a cadeira tem sua i"nição por meio de queimadores a "ás e em se"uida é

adicionado o óleo por meio de bombas e a biomassa por meio de roscas , atin"indo se a

temperatura e pressão deseada * temperatura deve estar no mínimo no ponto de ful"or

do combustível utili!ado e a pressão na nominal da cadeira

* nesse caso F > 0H (ar * toler6ncia nominal de 0/+ . #o atin"ir a pressão deseada

pode se manter o funcionamento da caldeira somente com a biomassa .

Temos também que considerar a entrada de ar * como vimos anteriormente o

comburente é essencial para queima , queima completa e rendimento . +. Os dampers

abai$o do queimador e do "relhado são essenciais para a partida , funcionamento e

rendimento da caldeira , bem como os dampers do ventilador de ar forçado * controla o

e$cesso de ar+ e do e$austor * também conhecido como ventilador de ar indu!ido * pois

ele recircula o ar na caldeira antes de lança>lo ao meio ambiente + , e$iste ainda em

al"umas caldeira um ventilador que o"a o ar acima do "relhado e abai$o da biomassa* no caso do nosso e$emplo+ para asse"urar melhor queima da biomassa .

O "relhado deve ser limpo re"ularmente para dei$ar fluir o comburente.

Olhando no supervisório notamos um lavador de "ases , necessário para que ao liberar

"ases na atmosfera não sea liberado também fuli"em . 8o alto da chaminé são

instalados atos de a"ua para que levem a fuli"em para bai$o e sea liberado somente os

"ases .?sses "ases como á falamos anteriormente devem ser fruto de uma queima

completa evitando se assim lançar "ases tó$icos ao meio ambiente * ?$ 'O , QO$ ,

8O$ etc +


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Tr&b&l%o

'ontrole de combustíveissólidos

:arcelo Rodri"ues Rossato

:arcio Prata

Turma SH0 .


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(iblio"rafia

httpCCpt.iMipedia.or"CiMiC'ombust'A#Ao

httpCC.infoescola.comCquimicaCcombustiveis>solidosC

httpCC.adorofisica.com.brCtrabalhosCfisCequipesCmaquinasavaporCcombustivel.htm

httpCC.portalsaofrancisco.com.brCalfaCener"ia>da>biomassaCinde$.php

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