Fornalhas

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Máquinas Térmicas:
Fornalhas
Jurandir Itizo Yanagihara

Fornalha
Converte energia química do combustível em energia
térmica.
De acordo com o tipo e a qualidade do combustível
disponível, a queima pode ser em suspensão, em grelha,
ou em leito fluidizado. As fornalhas com queima em grelha
ou em leito fluidizado são de pequeno e médio porte.
Queima em suspensão (queimadores): combustíveislíquidos e gasosos em geral (óleo, gás natural, gás de
processo) ou pequenas partículas sólidas em suspensão
(carvão pulverizado, serragem, casca de arroz, etc.).
Queima em grelha ou leito fluidizado: carvão mineral,
carvão vegetal, bagaço de cana, lenha, lixo urbano, etc...
Maquinas Termicas - Fornalha

Jurandir Itizo Yanagihara

1

Câmara de Combustão - Projeto
Volume apropriadoao tipo e à quantidade de combustível a
ser queimado.
Altura compatível com a circulação de água nos tubos e
tempo de queima do combustível.
Disposição dos queimadores para evitar contato direto da
chama com os tubos d’água.
Dimensões apropriadas para a grelha, no caso de queima
de combustíveis sólidos.
Forma da câmara para favorecer a queima e garantir o
fluxo regular dos gases decombustão.
Temperaturas compatíveis com o equipamento e com o
próprio combustível que se deseja queimar.
Maquinas Termicas - Fornalha

Jurandir Itizo Yanagihara

Volume da Fornalha
Volumes pequenos => combustão parcial, com a presença
de comsutível não queimado nos gases que deixam a
fornalha.
Volumes grandes => baixa temperatura, por representarem
mair superfície de irradiação => podedificultar processo de
ignição.
Carga térmica volumétrica = Q/V [kW/m3]






Caldeiras aquotubulares (óleo ou gás): 200 – 800 kW/m3
Caldeiras flamotubulares (óleo ou gás): 450 – 1200 kW/m3
Caldeiras aquotubulares (carvão pulverizado): 100 – 300 kW/m3
Caldeiras de biomassa - grelhas inclin. (lenha): 250 – 400 kW/m3
Caldeiras de biomassa - grelhas móveis (lenha): 250 – 600 kW/m3Maquinas Termicas - Fornalha

Jurandir Itizo Yanagihara

2

Combustíveis - Poder Calorífico

Combustível

PCI (kJ/kg)

tEP

Óleo combustível

43.800

0,99

Lenha (base seca)

16.000

0,36

Carvão fóssil (SC)

19.000

0,43

Bagaço de cana

9.400

0,21

Gás natural

51.800

1,18

Maquinas Termicas - Fornalha

Jurandir Itizo Yanagihara

Combustível a serutilizado
Deve ser abundante e de custo razoável.
Condições de fornecimento e custos do combustíveis
variam com as condições de mercado => queimadores que
possibilitem a utilização de mais de um combustível para
evitar parada de operação imprevista.
Combustíveis fósseis: óleo combustível, gás natural,
carvão mineral (triturado, pulverizado), turfa, etc.
Combustíveis alternativos: carvãovegetal, lenha, bagaço
de cana, madeira, casca de arroz, etc.

Maquinas Termicas - Fornalha

Jurandir Itizo Yanagihara

3

Teor de Enxofre e Teor de Cinzas
O enxofre, combinado com água, forma ácido sulfúrico =>
ataca as partes mais frias da unidade geradora de vapor
Teores de enxofre

– Carvão brasileiro => ao redor de 4%
– Óleo combustível => ao redor de 6%
– Óleo BTE (baixo teor deenxofre) => menos de 1%

A cinza (carvão fóssil), dependendo da temperatura da
câmara de combustão, pode fundir e se aglomerar junto às
superfícies de aquecimento da caldeira, ou obstruir a
passagem do ar de combustão (no caso de grelhas).
Teores de cinza
– Carvão brasileiro (SC) => ao redor de 40%
– Carvão europeu / americano => ao redor de 5%

Maquinas Termicas - Fornalha

JurandirItizo Yanagihara

Queima de óleo combustível
Aquecimento do óleo para corrigir viscosidade e permitir
bombeamento e nebulização.
Nebulização para assegurar uma combustão estável,
eficiente e com baixas emissões.
Tamanho das gotas entre 10 e 200 µm. Bons queimadores
produzem 85% das gotas com diâmetro inferior a 50 µm.
Tipos de queimadores (nebulizadores): de pressão direta,
com...
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