Fornos industriais

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  • Publicado : 12 de março de 2013
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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 dentro do forno. Alguns fornos simplesmente entregam o fluido em uma temperatura predeterminada para o próximo estágio do processo de reação.
Outros promovem reações no fluido enquanto ele flui pelos tubos da serpentina.
Osfornos são usados em todos os processos que envolvem hidrocarbonetos e indústrias químicas como refinarias, plantas de gás, petroquímicas e refinarias de óleo combustível. A maioria das unidades de operação requerem um ou mais fornos como pré-aquecedores do fluido de processo, fornos de craqueamento, vaporizador do fluido de processo, forno de óleo cru ou forno reformador. Os combustíveis para osfornos incluem desde produtos finais da refinaria como o gás combustível até o óleo pesado tido como resíduo.
O forno é, depois dos trocadores de calor, o principal equipamento de fornecimento de calor para as diversas correntes de uma Planta Industrial. Sua função em alguns processos vai além da complementação de calor para fins de condicionamento da temperatura da carga que alimenta as torresde fracionamento ou os reatores, pois também viabiliza processos de craqueamento térmico atuando, por exemplo, como os próprios reatores em Unidades Coqueamento Retardado, Unidades de Geração de Hidrogênio e de Produção de Eteno.
Um forno é composto por uma câmara inferior, denominada de câmara de radiação, uma região superior, denominada de zona de convecção, a chaminé dos gases de combustão e osistema de combustíveis que suprem gás ou óleo combustível para os queimadores. 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.
A zona de convecção é, normalmente, uma caixade 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. Recebe esta denominação porque o calor dos gases de combustão é transferido para as serpentinas de tubos basicamente porconvecção.
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.
As principais variáveis operacionais de um forno industrial são a temperatura de saída do fluido de processo do forno, a vazão através de um ou mais passes e a carga térmica a ser fornecida pelo sistema de combustíveis.
Normalmente,a tubulação da carga do forno é dividida em vários “passes” dentro do forno. A quantidade de passes para distribuir a vazão total do fluido de processo dentro de um forno é definida em função da carga térmica e da velocidade requerida para o produto a ser aquecido.
Os fornos controlam a temperatura de saída do produto manipulando a vazão de combustível para os queimadores. Como os queimadorespossuem restrições quanto à sua pressão de operação, alguns fornos substituem os controladores de vazão de combustível por controladores de pressão para implementação da proteção contra apagamento de chama por pressão muito baixa ou deslocamento de chama por pressão muito alta no queimador.
O controle de temperatura de saída do produto é realizado após a junção dos passes. Logo, o que se medegeralmente é uma temperatura média do produto aquecido na saída do forno. Dependendo do tipo de processo e carga há a necessidade de se medir a temperatura em todos os passes do forno.
Queimadores podem estar dispostos no piso do forno, nas laterais, no teto ou em uma combinação destes arranjos.
Como consequência, torna-se necessário criar configurações de estratégias de controle que permitam...
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