Produção e Transporte de Calor

Centro Universitário Jorge AmadoCurso: Engenharia de PetróleoProf: Danilo Sá Teles

Nas aulas passadas...

• Formas de transmissão de calor– Condução– Convecção– Radiação

• Princípio da conservação de energia

Nas aulas passadas...

• Trocadores de calor– Coeficiente de transferência de calor total– Fatores de incrustração (foligem)– Classificação e tipos de trocadores de calor– Temperatura média logarítimica– Cálculos envolvendo trocadores de calor

Hoje...

• Fornos industriais– Introdução – Tipos de fornos industriais– Processos de geração e transporte de calor em

fornos industriais– Operação de fornos industriais– Combustão e combustíveis– Balanço de massa e de energia em fornos

industriais– Eficiência de fornos industriais.

Fornos industriais

Fornos industruais

• Um forno é, basicamente, um trocador de calor que usa os gases quentes da combustão para elevar a temperatura de um fluido circulando através de uma serpentina instalada no seu interior

Fornos industruais

• Os fornos são usados em todos os processos que envolvem hidrocarbonetos e indústrias químicas como refinarias, plantas de gás, petroquímicas e refinarias de óleo combustível. o principal equipamento de

fornecimento de calor para as diversas correntes de uma Planta Industrial.

Fornos industriais-composição-

• Um forno é composto por:• câmara de radiação• uma região superior, denominada de zona de

convecção• chaminé dos gases de combustão• sistema de combustíveis que suprem gás ou

óleo combustível para os queimadores.

Combustão em fornos industriais

• Reação química de oxidação entre 2 substâncias (combustível e comburente), exotérmica, a alta temperatura e com ritmos intensos.

Elementos químicos

COMBUSTÍVEIS• – CARBONO; C

– HIDROGÊNIO; H

– ENXÔFRE; S

Elementos químicos

• Comburentes• – AR (Nitrogênio + Oxigênio)• – OXIGÊNIO (“Oxi-combustão”)

Combustíveis industriais

• Gases• Líquidos • Sólidos

Combustíveis industriais-Gases-

– GLP (Gás liquefeito de petróleo: 50% Butano;50% Propano)

– GN (Gás Natural: 85% CH4)

–GAF (Gás de alto forno: CO + H2 + CH4)

– GR (Gás de refinaria: CH+ H2 + etano+eteno )

Combustíveis industriais-líquidos-

-- Óleo combustível

-- Diesel

Combustíveis industriais-Sólidos-

– Carvão mineral

– Biomassa

Calor de combustão

Câmara de radiação

• Na câmara de radiação é instalada parte da serpentina de processo e onde é queimado um combustível através dos queimadores. Recebe esta denominação porque a transferência de calor se dá basicamente por radiação dos gases de combustão resultantes da queima do combustível.

Câmara de convecção

• A zona de convecção é, normalmente, uma caixa de base retangular montada acima da câmara de radiação onde são instaladas a outra parte da serpentina de processo e as serpentinas de outros serviços, tais como: geração de vapor d´água, superaquecimento de vapor d´água, etc., com o objetivo de aumentar a eficiência do forno.

Chaminé

• A chaminé é um trecho cilíndrico montado normalmente acima da seção de convecção, através do qual os gases de combustão são lançados para a atmosfera.

Figura 3 - Esquema de um Forno Industrial

Fornos industriais

· A temperatura de entrada do forno.

· A qualidade da carga e suas características térmicas.

· O poder calorífico do gás combustível.

· A pressão de entrada e saida do forno.

· A retirada ou colocação em operação de queimadores.

Queimadores

• Queimadores São equipamentos responsáveis pela liberação de calor necessário para as diversas serpentinas de um forno, através da combustão de um ou mais combustíveis.

Preaquecedores de ar de combustão

• Uma das maneiras normalmente adotadas para o aumento da eficiência térmica global de um forno é o preaquecimento do ar de combustão. Este preaquecimento é feito através de equipamentos onde o calor é transferido dos gases de combustão para o ar de combustão, reduzindo a temperatura de saída dos gases na chaminé, o que promove aumento da eficiência térmica.