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COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO Em Fornos e Caldeiras Frederico Maia Brandão.

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1 COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO Em Fornos e Caldeiras Frederico Maia Brandão

2 Combustíveis e CombustãoINTRODUÇÃO Sempre com o objetivo de obter maior produção com menor esforço, aperfeiçoou os meios de subsistência e conforto. O homem primitivo para retirar o seu sustento da natureza, utilizou no início, sua força muscular. Com o decorrer dos tempos, e para diminuir seu esforço, passou a substituir a força muscular pela utilização de animais. Descobre-se a utilização da ENERGIA como proporcionadora de maior quantidade de trabalho em menor tempo e como substituto do esforço físico e animal.

3 Combustíveis e Combustão ENERGIA Conceitos e fundamentos Das mais diversas maneiras, a energia está presente em nosso dia a dia. James Clerk Maxwell( ) propôs a definição: Energia é a quilo que permite uma mudança na configuração de um sistema, em oposição a uma força que resiste à esta mudança Aristoteles no século IV A.C. definiu energia como: Uma realidade em movimento Termodinâmica no século XIX : Energia é a medida da capacidade de efetuar trabalho

4 Combustíveis e Combustão FORMAS DE ENERGIA A energia inicialmente utilizada foi a dos ventos,da água e do Sol. Posteriormente, utilizou-se a enérgia térmica, elétrica e motriz. Recentemente, o homem passou a utilizar a energia nuclear(atômica). H H He + Energia Núcleo de hidrogênio Núcleo de hélio U Pu + Energia Átomo de Urânio Nêutron E = mc 2 (Einstein) FUSÃO FISSÃO c=3x10 8 m/s

5 Combustíveis e Combustão ENERGIA TÉRMICA Dependendo das reações químicas e da liberação de energia acumulada na forma de ligações entre átomos e moléculas, a energia química apresenta grande interesse por sua vasta aplicação. Um grande exemplo é a ENERGIA DOS COMBUSTÍVEIS, que é na realidade, energia química de ligação. Sua aplicação típica associa-se aos processos de combustão nos motores, fornos e caldeiras, onde a energia química de materiais como gasolina, álcool, óleo combustível, lenha etc., é convertida em energia térmica, na forma de gases sob altas temperaturas.

6 Combustíveis e Combustão PROCESSOS DE CONVERSÃO ENERGÉTICA Independente dos sistemas considerados e as formas de energia envolvidas, todos os processos de conversão energética são regidos por duas leis físicas fundamentais. ENERGIA QUÍMICA ENERGIA TÉRMICA RADIAÇÃO ENERGIA NUCLEAR ENERGIA TÉRMICA INTERNA ENERGIA MECÂNICA ENERGIA ELÉTRICA

7 Combustíveis e Combustão LEIS FÍSICAS DA CIÊNCIA ENERGÉTICA 1 a – LEI DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA- 1 a LEI DA TERMODINÂMICA(1840 por Joule e Meyer) A energia não se cria nem se destrói E entra = E sai + E sistema

8 Combustíveis e Combustão LEIS FÍSICAS DA CIÊNCIA ENERGÉTICA 1 a LEI DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA Sistema energético Perdas E útil E consumida (Aporte de energia) Baseia-se nessa lei o conceito de desempenho ou eficiência energética de um sistema: energ = E útil = E consumida – Perdas = 1 - Perdas E consumida E consumida E consumida

9 Combustíveis e Combustão LEIS FÍSICAS DA CIÊNCIA ENERGÉTICA 2 a LEI DA DISSIPAÇÃO DA ENERGIA - 2 a LEI DA TERMODINÂMICA Em todos os processos de conversão energética, sempre deve existir uma parcela de energia térmica como produto, ou seja existem inevitáveis perdas térmicas nos processos energéticos. Além das perdas decorrentes das limitações tecnológicas e econômicas dos sistemas reais, tais como isolamentos térmicos imperfeitos, atrito, perdas de carga e inércias, entre outras. Ciclos térmicos de potência: rever = 1 – T 2 / T 1

10 Combustíveis e Combustão RECURSOS ENERGÉTICOS Denominam-se recursos energéticos as reservas ou fluxos de energia disponíveis na Natureza e que podem ser usados para atender às necessidades humanas. Recursos fósseis Gás natural Xisto betuminoso Carvão mineral Turfa Petróleo Urânio e Tório (Energia atômica) Energias finitas

11 Combustíveis e Combustão RECURSOS ENERGÉTICOS Recursos Renováveis Energia solar Energia hidraulica(rios) Energia eólica(ventos) Energia das ondas do mar Energia de biomassa(lenha,cana) Energia geotérmica A utilização inadequada de potenciais energéticos renováveis pode determinar a sua exaustão Taxa de renovação sustentável para florestas tropicais é da ordem de 15 tep/hec/ano

12 Combustíveis e Combustão ENERGIA E MEIO AMBIENTE Com o homem e a sua atividade industrial apareceu a poluição ambiental. A rápida industrialização e urbanização dos países em desenvolvimento têm levado a um aumento severo da poluição das águas, altos níveis de concentração de poluentes no ar, aumento da quantidade de resíduos sólidos urbanos e ainda a devastação de reservas florestais e esgotamento das possibilidades de renovação dos insumos básicos para o homem. DEGRADAÇÃO DO MEIO AMBENTE

13 Combustíveis e Combustão ENERGIA E MEIO AMBIENTE POLUIÇÃO È a degradação do ambiente, mudanças do ar, águas ou solo ue afetam a saúde e a sobrevivência ou as atividades do homem e outros organismos vivos A produção de energia tem grande influencia sobre o meio ambiente Desmatamento pelo alto consumo de lenha Emissão de poluente, produtos da combustão de combustíveis fósseis(CO 2, NO 2, SO x, No x, C x H x, particulados, etc.). 1 2

14 Combustíveis e Combustão CONSUMO MUNDIAL DE ENERGIA NO SÉCULO XX Consumo Annual ExaJoules(Exa= )

15 Combustíveis e Combustão CONSUMO E RESERVAS DE ENERGIA NO MUNDO

16 Combustíveis e Combustão CONTRIBUIÇÃO DAS FONTES DE ENERGIA NO MUNDO

17 Combustíveis e Combustão CONTRIBUIÇÃO DAS FONTES DE ENERGIA NO BRASIL

18 Combustíveis e Combustão RESERVAS ENERGÉTICAS BRASILEIRAS PETRÓLEO TURFA ENERGIA HIDRAULICA GÁS NATURAL ÓLEO DE XISTO ENERGIA NUCLEAR GÁS DE XISTO CARVÃO MINERAL RESERVAS EM MILHÕES DE tep tep libera MJ(10 6 J) = Mcal

19 Combustíveis e Combustão RESERVAS ENERGÉTICAS MUNDIAIS Tipo de combustívelReservasDuração em anos com consumo atual Petróleo Gás natural Carvão mineral 1053,1 (10 9 Barris) 146,4 (10 12 m 3 ) 1039,2(10 9 tons) 39,0 236,0 63,7 O carvão mineral será o combustível mais utilizado nos próximos 200 anos. Porém é entre os combustíveis fósseis o mais poluente.

20 Combustíveis e Combustão RESERVAS ENERGÉTICAS MUNDIAIS

21 Combustíveis e Combustão CO 2 SO x NO x SO x NO x CO 2 Particulados EMISSÃO DE POLUENTES PARA ATMOSFERA CHUVA ÁCIDA EFEITO ESTUFA POLUIÇÃO DO AR

22 Combustíveis e CombustãoCOMBUSTÍVEIS COMBUSTÍVEL FONTE DE ENERGIA CALORÍFICA SUBSTÂNCIA A + SUBSTÂNCIA B = CALOR REAÇÃO QUÍMCA EXOTÉRMICA POIS LIBERA CALOR COMBUSTÍVEL + OXIGÊNIO = LUZCALOR +

23 Combustíveis e Combustão COMBUSTÍVEIS INDUSTRIAIS CONDIÇÕES : DISPONIBILIDADE – EXISTA EM GRANDES UANTIDADES E FACIILIDADE DE OBTENÇÃO BAIXO CUSTO – PREÇO ACESSÍVEL NO LOCAL DE CONSUMO E BAIXO CUSTO DE OPERAÇÃO APLICABILIDADE – SE OBTENHA COMBUSTÃO COM OS RECURSOS EXISTENTES E FACILIDADE DE USO MANUSEABILIDADE – SEGURANÇA NO ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE RENDIMENTO – PODER CALORÍFCO NÃO MUITO BAIXO

24 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO

25 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS GASOSOS NATURAIS ARTIFICIAIS GÁS NATURAL GÁS DE ÁGUA(UTILIZANDO CARVÃO) GÁS DE GASOGÊNIO GÁS DE COQUERIA(SIDERURGICAS) GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO(GLP) HIDROGÊNIO GÁS DE ALTO FORNO(SIDERURGICAS) A maioria dos combustíveis mostrados acima é usada para a queima em fornos e caldeiras

26 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO LENHA

27 Combustíveis e Combustão É O COMBUSTÍVEL MAIS ANTIGO E AINDA EM USO ELEMENTOS% Carbono50,0 Hidrogênio6,0 Oxigênio43,0 Nitrogênio0,5 Cinzas0,5 Poder calorífico de lenha seca com 20% de umidade: PCS a kcal/kgLENHA

28 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO CAVACOS E SERRAGENS

29 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO CARVÃO VEGETAL

30 Combustíveis e Combustão CARVÃO VEGETAL ELEMENTOS% Carbono78,0 Hidrogênio7,0 Material volátil12,0 Cinzas3,0 Poder calorífico do carvão vegetal: PCS – a kcal/kg 1m 3 2m 3

31 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO HULHA

32 Combustíveis e Combustão HULHA(CARVÃO DE PEDRA) ELEMENTOS% Carbono79,847,9 Hidrogênio5,08 Oxigênio4,25 Nitrogênio1,88 Enxofre1,201,2 Cinzas7,812,6 Umidade3,0 Poder calorífico do carvão de pedra : PCS – a kcal/kg(importado) a kcal/kg(nacional) importadonacional

33 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO PETRÓLEO

34 Combustíveis e CombustãoPETRÓLEO Originou-se de restos de plantas e animais marinhos que se acumularam no fundo de antigos mares e foram soterrados sofrendo um processo de decomposição por pressao formando o petróleo. COMBUSTÍVEIS DERIVADOS Obtidos da destilação fracionada do petróleo

35 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO COQUE DE PETRÓLEO

36 Combustíveis e Combustão COQUE DE PETRÓLEO ELEMENTOS% Carbono fixo82,0 Enxofre7,0 Cinzas10,0 Umidade1,0 Poder calorífico do coque : PCS – a kcal/kg(importado) importado

37 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS SÓLIDOS ARTIFICIAIS NATURAIS MADEIRA SERRAGEM CAVACO LENHA TURFA HULHA LINHITO ANTRACITO CARVÃO VEGETAL COQUE DE CARVÃO COQUE DE PETRÓLEO BRIQUETES LÍQUIDOS NATURAIS ARTIFICIAIS PETRÓLEO ÓLEO DE XISTO ALCOOL ALCATRÃO DERIVADOS DO PETRÓLEO COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS ARTIFICIAIS GASOLINAQUEROSENE ÓLEO DIESEL ÓLEO COMBUSTÍVEL

38 Combustíveis e Combustão ÓLEO COMBUSTÍVEL ELEMENTOS% Carbono87,0 Hidrogênio3,0 Oxigênio4,25 Enxofre5,0 Cinzas0,15 Umidade0,5 Poder calorífico do óleo combustível : PCS – a kcal/kg importado

39 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS GASOSOS NATURAIS ARTIFICIAIS GÁS NATURAL GÁS DE ÁGUA(UTILIZANDO CARVÃO) GÁS DE GASOGÊNIO GÁS DE COQUERIA(SIDERURGICAS) GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO(GLP) HIDROGÊNIO GÁS DE ALTO FORNO(SIDERURGICAS) GÁS NATURAL

40 Combustíveis e Combustão GÁS NATURAL COMPOSIÇÃO DO GÁS NATURAL COMPONENTESVOLUMEMASSAVOLUMEMASSA Metano(CH 4 )78,9461,0789,7681,67 Etano(C 2 H 6 )11,216,258,0613,75 Propano(C 3 H 8 )5,611,910,491,23 Butano(C 4 H 10 )2,26,170,110,36 Pentano(C 5 H 12 )0,592,050,010,04 Hexano(C 6 H 14 )0,070,2900 CO 2 0,51,060,51,25 N2N2 0,891,21,071,7 úmidoseco

41 Combustíveis e Combustão CLASSIFICAÇÃO DOS COMBUSTÍVEIS GASOSOS NATURAIS ARTIFICIAIS GÁS NATURAL GÁS DE ÁGUA(UTILIZANDO CARVÃO) GÁS DE GASOGÊNIO GÁS DE COQUERIA(SIDERURGICAS) GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO(GLP) HIDROGÊNIO GÁS DE ALTO FORNO(SIDERURGICAS) GLP

42 Combustíveis e Combustão GLP - GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO COMPOSIÇÃO DO GLP COMPONENTESVOLUME Etano(C 2 H 6 )0,03 Propeno(C 3 H 6 )30,47 Propano(C 3 H 8 )14,34 Buteno(C 4 H 8 )31,76 Butano(C 4 H 10 )23,33 Pentano(C 5 H 12 )0,59 Hexano(C 6 H 14 )0,07

43 Combustíveis e Combustão DENSIDADE RELATIVA Densidade absoluta ou massa específica = massa/volume = kg/cm 3 Densidade absoluta do ar atmosférico = 1,293 kg/cm 3 Densidade relativa de um gás é: A relação de massa deste gás e a massa de igual volume de ar atmosférico nas mesmas condições de temperatura e pressão. TIPOSDensidade absoluta(kg/m 3 ) Densidade relativa Gás natural0,7750,600 Gás de nafta0,7400,576 Gás de carvão0,7250,560 G.L.P.2,2901,770

44 Combustíveis e Combustão PODER CALORÍFICO CALOR de 8000 kcal 1g de água a 14,5 O C Eleva de 1 O C 1g de água 1 caloria 1g de água a 15,5 O C 1000 calorias Eleva de 1 O C 1kg de água 1kg de água a 15,5 O C 1kg de água a 14,5 O C Um combustível com 8000 kcal/kg de poder calorífico Eleva de 1 O C8.000 kg de água Eleva de 10 O C Eleva de 100 O C 800 kg de água 80 kg de água

45 Combustíveis e Combustão COMPARAÇÃO DE COMBUSTÍVEIS À primeira vista, a comparação de combustíveis pelo seu poder calorífico seria uma forma real Poder calorífico do óleo = kcal/kg Poder calorífico da lenha = kcal/kg 1 tonelada de óleo corresponde a /2.500 = 4,12 toneladas de lenha Considerando 1tonelada de lenha = 2,5 m 3 1 tonelada de óleo corresponde a 10,3 m 3 de lenha Quando se faz comparações entre combustíveis deve-se levar em consideração vários fatores, que pesam na avaliação. Nem todos os combustíveis dão o mesmo rendimento quando queimam Lenha50%40% Carvão de pedra60%50% Óleo combustível 70%60% Gás combustível60%50% CaldeirasFornos

46 Combustíveis e Combustão COMPARAÇÃO DE COMBUSTÍVEIS A razão de melhor eficiência em caldeiras do que em fornos resulta mais das condições de queima num e noutro equipamento. Numa comparação de combustíveis deve ser levado em consideração este fator, e efetuando-se testes nos equipamentos. No caso da lenha considerando-se um eficiência de 50%, somente kcal das kcal serão aproveitadas. Os combustíveis sólidos quando queimam, perdem eficiência. Geralmente estes combustíveis queimam sobre grelhas ou em suspensão na fornalha. Resulta daí: 1. Há sempre excesso ou deficiência de ar, pois é praticamente impossível balancear a quantidade de combustível introduzida na fornalha, mesmo sob a forma de pó, com a quantidade de ar estritamente necessária para a combustão 2. O excesso de ar é quase necessário para que o combustível seja todo queimado, não é fora do normal um excesso de ar de 100% 3. No caso de uso de grelhas, parte do combustível se escapa para o cinzeiro, onde acaba a combustão. Peneirando-se as cinzas de um cinzeiro pode-se avaliar a quantidade de combustível perdido.

47 Combustíveis e Combustão COMPARAÇÃO DE COMBUSTÍVEIS 4. É comum, a alimentação manual dos combustíveis sólidos nas fornalhas e, neste caso, cada vez que se abrem as portas para alimentação, uma considerável quantidade de ar frio penetra na câmara de combustão e grande quantidade de calor é perdida por irradiação. 5.Quantidades excessivas de combustível são introduzidas nas fornalhas, formando camadas que impedem a entrada de ar e produzindo combustão incompleta. Assim quando se comparam combustíveis diferentes deve ser levado em consideração a eficiência de combustão 1 m 3 de lenha = 400kg a kcal/kg com 50% de eficiência 1 tonelada de óleo a kcal/kg com 80% de eficiência 1 tonelada de óleo = x1000x80 = 16,5 m 3 de lenha 2.500x400x50

48 Combustíveis e Combustão PODER CALORÍFICO Lenha (20% umidade) Serragem, serragens Carvão de pedra(estrangeiro) Carvão de pedra(nacional) Carvão vegetal(1 a qualdade) Coque Antracito Linhito(8% umidade) Turfa Casca de semente de algodão Casca de semente de amendoin COMBUSTÍVEL PODER CALORÍFICO SUPERIOR kcal/kg

49 Combustíveis e Combustão PODER CALORÍFICO Torta de óleo de algodão Torta de óleo de mamona Torta de óleo de oiticica Bagaço de cana(40% de umidade) Resíduos de couro Resíduos de borracha Alcool etílico Hidrogênio Metano Propano Butano COMBUSTÍVEL PODER CALORÍFICO SUPERIOR kcal/kg

50 Combustíveis e Combustão PODER CALORÍFICO Gasolina Querosene Óleo diesel Óleo combustível especial(n o 4) Óleo combustível BPF(fuel oil) Acetileno Gás natural Gás de água(gasogênio) Gás de alto forno 700 Monóxido de carbono(gasogênio) COMBUSTÍVEL PODER CALORÍFICO SUPERIOR kcal/kg

51 Combustíveis e CombustãoCOMBUSTÃO C + O 2 CO kcal/kg C + O 2 CO kcal/kg 2H 2 + O 2 2H 2 O kcal/kg S + O 2 SO kcal/kg CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O kcal/kg COMPOSIÇÃO DO AR ATMOSFÉRICO N2N2 O2O2 Em volumeEm peso 0,79 litros 0,21 litros 0,77 kg 0,23 kg 79% 21% DO CARBONO DO HIDROGÊNIO DO ENXOFRE DO METANO N 2 / O 2 = 3,76N 2 / O 2 = 3,35 REAÇÃO QUÍMICA ENTRE COMBUSTÍVEL E OXIGENIO

52 Combustíveis e Combustão COMBUSTÃO INDUSTRIAL ESTUDO DAS REAÇÕES DE COMBUSTÃO COM O AR ATMOSFÉRICO Podem ocorrer três tipos de combustão: 1 – Combustão com quantidade exata de ar COMBUSTÃO COM QUANTIDADE EXATA DE AR 2 – Combustão com excesso de ar 3 – Combustão com falta de ar Carbono (C ) 0,83 % ou 0,83 kg Hidrogênio (H ) 0,12% ou 0,12 kg Enxofre (S ) 0,05% ou 0,05 kg 1,00kg Considerando-se o combustível com a seguinte composição:

53 Combustíveis e Combustão COMBUSTÃO INDUSTRIAL – Combustão do Carbono Quantidade de Nitrogênio = 2,21 kg x 3,35 = 7,41 kg de N 2 C + O 2 + 3,35N 2 CO 2 + 3,35N 2 + calor 12kg de C32kg de O kg de CO 2 0,83kg de C+ x x kg de O 2 x x = 0,83x32 = 2,21 kg de O 2 12 Quantidade de Ar = 2,21 kg + 7,41 kg de N 2 = 9,62 kg – Combustão do Hidrogênio 2H 2 + O 2 + 3,35N 2 2H 2 O + 3,35N 2 + calor 4g de H 2 +32kg de O 2 36kg de H 2 O 0,12kg de H 2 + x x kg de O 2 x x = 0,12x32 = 0,96 kg de O 2 4 Quantidade de Nitrogênio = 0,96 kg x 3,35 = 3,22 kg de N 2 Quantidade de Ar = 0,96 kg + 3,22 kg de N 2 = 4,18 kg

54 Combustíveis e Combustão COMBUSTÃO INDUSTRIAL – Combustão do Enxofre Quantidade de Nitrogênio = 0,05 kg x 3,35 = 0,168 kg de N 2 S + O 2 + 3,35N 2 SO 2 + 3,35N 2 + calor 32kg de S32kg de O kg de SO 2 0,05kg de S+ x x kg de O 2 x x = 0,05x32 = 0,05 kg de O 2 32 Quantidade de Ar = 0,05 kg + 0,168 kg de N 2 = 0,218 kg Quantidade de Ar para queima do Carbono = 9,62 kg Quantidade de Ar para queima do Hdrogênio = 4,18 kg Quantidade de Ar para queima do Enxôfre = 0,218 kg 14,918kg QUANTIDADE TOTAL DE AR PARA A COMBUSTÃO DE 1 kg DE COMBUSTÍVEL Esta condição de combustão é bastante remota de ocorrer na prática, devido à dficuldade de uma boa mistura ar combustível, temos um que ter um excesso de ar

55 Combustíveis e Combustão COMBUSTÃO INDUSTRIAL A combustão com quantidade teórica de ar é praticamente impossível C N2N2 O2O2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 N2N2 C O2O2 CO 2 SO 2 H2OH2O Sequência da reação Dificuldade ainda maior de contato entre os reagentes NA PRATICA A COMBUSTÃO SÓ SERÁ POSSÍVEL COM UMA PORCENTAGEM DE EXCESSO DE AR PARA DETERMINADA QUANTIDADE DE COMBUSTÍVEL

56 Combustíveis e Combustão COMBUSTÃO INDUSTRIAL COMBUSTÍVELTIPO DE FORNALHA /QUEIMADOR EXCESSO DE AR CARVÃO BRITADOGRELHAS ROTATIVAS/AR FORÇADO 1,15 – 1,5 CARVÃO BRITADOGRELHAS PLANAS/AR NATURAL 1,5 – 1,65 CARVÃO MOÍDOCICLONE 1,10 – 1,15 CARVÃO PULVERIZADOINTEGRALMENTE IRRADIADA 1,15 – 1,20 ÓLEO COMBUSTÍVELQUEIMADOR DE BAIXA PRESSÃO 1,3 – 1,4 ÓLEO COMBUSTÍVELQUEIMADOR DE PULVERIZAÇÃO MECÂNICA 1,20 – 1,25 ÓLEO COMBUSTÍVELQUEIMADOR DE PULVERIZAÇÃO MECÂNICA C/ VAPOR AUXILIAR 1,05 – 1,15 LENHAGRELA PLANA, AR NATURAL 1,40 – 1,50 LENHAGRELA PLANA, AR NATURAL 1,40 – 1,50 LENHAGRELA PLANA, AR FORÇADO 1,30 – 1,35 LENHAGRELA INCLINADA 1,40 – 1,50 BAGAÇO DE CANAFORNALHA CELULAR 1,25 – 1,30 LICOR PRETOFORNALHA DE RECUPERAÇÃO 1,05 – 1,07

57 Combustíveis e Combustão COMBUSTÃO INDUSTRIAL ANÁLISE DOS GASES DE EXAUSTÃO TEOR DE CO 2 TEOR DE O 2 TEOR DE CO O mais alto possível até 16%(teórico 21%) De acordo com o combustível e fornalha/equipamento 0% (indica combustão incompleta 70% perdas COM INSTRUMENTOS ANALISADORES DE GASES (ORSAT, FYRITE OU ELETRÔNICO)

58 Combustíveis e Combustão COMBUSTÃO INDUSTRIAL ANALISADORES ANALISADORES DE GASES DA COMBUSTÃO Os analisadores de gases da combustão ECIL-Eurotron permitem monitorar a eficiência do processo de combustão em caldeiras e fornos, através da análise dos gases emitidos, auxiliando na economia de combustiveis e otimização do processo. Podem trabalhar com até 10 tipos de combustiveis e armazenar 250 análises completas. São alimentados por baterias recarregáveis que lhe conferem 8 horas de autonomia. A impressora portátil agrega ao sistema permite o registro dos resultados. Greenline MK2 Realiza medição direta de 2 a 6 dos seguintes gases: O2, CO, NO, NO2, SO2, CxHy. Adicionalmente mede temperatura do gás na chaminé, temperatura do ar de combustão, pressão, P e velocidade do gás. Alguns parâmetros são calculados pelo sistema dentre eles: CO2, NOx, gases tóxicos referente a 1% de O2, temperatura diferncial, eficiencia, perda e excesso de ar. Tem como opção o equipamento que pode medir o índece de fumaça. Possui uma excelente seção interna de tratamento da amostra, trabalha em pontos com depressão de até 2000 mmH2O, possui comunicação serial RS232, software gráfico e texto em três idiomas. Unigas 2000 e 3000 Equipamentos portateis com as mesmas funções que o greenline porem com limitações em medição na variação de gases. O unigas 2000 somente analisa 2 gases O2 e CO. Unigas 3000 mede 3 tipos diferentes de gases O2, CO, SO2, NOx, NO2, NO.


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