7/18/2019 Apresentação Parte 1 - Curso Fornos de Processo

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Fornos de Processo

Parte 1Curso de Formação de

Inspetor de Equipamentos

01-02-06-07/junho/201 - !u"as0#/junho/201 - !$a"iação

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Fornos de Processo % Pro&rama da'iscip"ina

• 1( Introdução e princ)pios *+sicosso*re ,ornos

• 2( !p"icaçes e ,ormas construti$as• .( Principais componentes• ( peração de ,ornos•

( Pro*"emas t)picos• 6( Inspeçes

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Importncia dos Fornos nas P"antasIndustriais

• epresentam 203 $a"or e #03 doconsumo de ener&ia de uma p"anta

• 4orma"mente representam o "imiteoperaciona" da unidade

• 5ão um ponto cr)ticos em re"ação aointer$a"o e duração das paradas de

manutenção• espons+$eis pe"o maior nmero de

ocorrncias &ra$es em re8narias

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!p"icação de Fornos em P"antasIndustriais

• e8narias % ,ornos de aquecimentoou ,ornos reatores

• Indstria siderr&ica % a"to-,ornospara &eração de ,erro-&usa

• Industria de cimento % ,ornosrotati$os para sinteri9ação

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Fornos em e8nariasC"assi8cação :era"

• Fornos de Aquecimento

Pré-aquecedores de carga detorres fracionadas

s ,ornos deste tipo são *astantecomuns em unidades de processos(

 ;)picos são os ,ornos das torres dedesti"ação atmos,<rica e a $+cuo(

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Fornos em e8nariasC"assi8cação :era"

• Fornos de Aquecimento

Refervedores de torres fracionadas

=uido sai do ,undo da torre dedesti"ação> circu"a pe"o ,orno e retorna> ?torre> parcia"mente $apori9ado e"i&eiramente aquecido(

e,er$edores são encontrados emre8narias de petr@"eo> por eAemp"o> nastorres de pr<-=ash(

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Fornos em e8narias

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Fornos em e8nariasC"assi8cação :era"

• Fornos de Aquecimento

Aquecedores de carga de reatores

s ,ornos deste tipo tm como o*jeti$o e"e$ar a

temperatura da car&a ao n)$e" necess+rio paraocorrer a reação qu)mica em um reator a jusantedo ,orno(4este caso> enquadram-se> por eAemp"o> os ,ornos

eAistentes em unidades de re,orma cata")tica>hidrocraqueamento e p"anta de produção deestireno( !s condiçes de entrada e sa)da do ,orno$ariam muito> dependendo da ap"icação(

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Fornos em e8nariasC"assi8cação :era"

• Fornos Reatores

4esta cate&oria de ,ornos> estão aque"es em cujas serpentinasocorrem reaçes qu)micas( :era"mente> estes ,ornos sãoespecia"mente projetados em ,unção de cada ap"icação> sendoequipamentos de a"to custo e tecno"o&ia so8sticada(Reformadores para unidades de hidrogênio e amônia

! car&a> &era"mente> &+s natura" ou na,ta> rea&e com $apordB+&ua> nos tu*os do re,ormador> produ9indo hidro&nio>mon@Aido de car*ono e di@Aido de car*ono( :era"mente> são

,ornos tipo caiAa com tu*os $erticais cheios de cata"isador( mprojetista usa> para estes re,ormadores> presses na ordem de00 psi& D.6 &,/cm2 e temperatura de sa)da de 1(00 GFD#1GC(

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Fornos em e8nariasC"assi8cação :era"

• Fornos Reatores

Fornos de pirólise

! car&a consiste em hidrocar*onetos saturadosprincipa"mente> que são aquecidos a a"tas

temperaturas e *aiAas presses produ9indohidrocar*onetos insaturados como eti"eno> propi"eno>*utadieno> etc(!s reaçes ocorrem em presença de $apor dB+&ua(

Estes ,ornos são &era"mente do tipo caiAa(!s temperaturas de sa)da são da ordem de1(600GFD#70GC> enquanto a pressão corresponde a cerca de 0psi& D( &,/cm2 a*s(

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Fornos em e8narias ;emperaturas de ;ra*a"ho

• Fornos e,er$edores Dpr<-=ashH temperaturas desa)da *aiAas D2#0GC a .0GC(

• Fornos atmos,<ricosH &rande porte> temperaturasde sa)da *aiAas D.0GC a .70GC(

• Fornos de +cuoH temperaturas de sa)daa"tasD.J0GC a 20GC> produtos de ata $iscosidade>tendncia a"ta ? ,ormação de coque(

• Fornos de e,orma Cata")ticaH temperaturas de

sa)da e"e$adas D00GC a .0GC(• e,ormadores/Pir@"iseH temperaturas eAtremamente

e"e$adas D#00GC a J00GC> de projeto comp"eAo(

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Caracter)sticas

• sando queimadores DKmaçaricosLpara a com*ustão de a"&umcom*ust)$e"> &era ca"or que <

trans,erido ao =u)do> que passa pe"o,orno no interior de tu*os(

• Cmara de com*ustãoH trans,erncia

principa"mente por radiação• Cmara ou 9ona de con$ecçãoH

trans,erncia principa"mente por

con$ecção e condução

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Com*ustão

• E"ementos necess+riosH com*ust)$e"> com*urente e ca"or(• Com*ust)$e"H @"eo> &+s> car$ão> *iomassa D*a&aço de cana(• Combusto ou queima < uma reação qu)mica eAot<rmica

 entre uma su*stncia Do com*ust)$e" e um &+s Do

com*urente> &era"mente o oAi&nio> para "i*erar ca"or e "u9( 'urante a reação de com*ustão são ,ormados di$ersosprodutos resu"tantes da com*inação dos +tomos dosrea&entes( 4o caso da queima em ar de hidrocar*onetos Dmetano>propano> &aso"ina> etano"> diese"> etc são ,ormadoscentenas de compostos> por eAemp"o C

2> C> N

2> N

2>CN

>

4A> 5A> ,u"i&em> etc> sendo que a"&uns desses compostoscausam a chu$a +cida> danos aos cic"os *io&eoqu)micos dop"aneta e a&ra$am o e,eito estu,a(

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Formas de trans,erncia deca"or

• Convec!o < um processo de transporte de massa caracteri9ado pe"o mo$imento de um =uido de$ido ? suadi,erença de densidade> especia"mente por meio deca"or(

•

Condu!o térmica < a trans,erncia de ener&ia t<rmica entre +tomos e/ou mo"<cu"as $i9inhas em umasu*stncia de$ido a um &radiente de temperatura(

• Radia!o térmica < a radiação e"etroma&n<tica emitidapor um corpo em qua"quer temperatura> constituindo

uma ,orma de transmissão de ca"or> ou seja> por meiodeste tipo de radiação ocorre trans,erncia de ener&iat<rmica na ,orma de ondas e"etroma&n<ticas

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Capacidade de um Forno

• ! capacidade ou tamanho de um,orno < tradu9ida pe"a car&a t<rmicatota" que de$e ser a*sor$ida pe"o Ds

=uido Ds( ! &rande maioria dos,ornos situam-se na ,aiAa de 10 a.0 mi"hes de Otu/h D2> a J0 A 106

ca"/h(

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Formas Construti$as

• 'i$ersas com*inaçes em re"ação aH- 'isposição dos tu*os D$ertica">

hori9onta"> misto- Posição dos queimadores- Presença ou não de uma seção de

con$ecção

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• Cilindro vertical sem se!ode convec!o

5ão ,ornos de *aiAa e8cincia>*aiAo custo> com car&ast<rmicas t)picas na ,aiAa de at<a 20 A 106 Otu/h D>0 A 106

ca"/h( !tua"mente> estes ,ornostm pequena ap"icação de$ido asua *aiAa e8cinciacontrapondo-se aos a"tos preços

do petr@"eo( 4o entanto> podemser uti"i9ados em ser$iços deoperação espor+dica> como,ornos de partida(

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• Cil"ndrico vertical com se!o deconvec!o hori#ontal

Estes ,ornos possuem as seçes de radiação

e con$ecção( 4a seção de radiação> os tu*ossão dispostos $ertica"mente ao "on&o dacmara de com*ustão> e> na seção decon$ecção>os tu*os são arranjados hori9onta"mente

e posicionados acima da cmara decom*ustão(Esta con8&uração permite um projetoeconmicoe a"tamente e8ciente> com um m)nimo

de +rea de construção(!s car&as t<rmicas t)picas são de 10 a200 A 106 Otu/h D2> a 0 A 106 ca"/h(

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• $ipo de cabine com tubos hori#ontais

4esta c"asse> enquadram-se a &randequantidade

de ,ornos de aquecimento da atua"idade(s tu*os são arranjados hori9onta"mente tantona cmara de com*ustão> quanto no tetoinc"inadoe na 9ona de con$ecção(s queimadores podem ser co"ocados nopiso ou nas paredes $erticais não co*ertaspe"ostu*os(Este < um projeto econmico> com a"tae8cincia e *astante comum em unidades de

processos> principa"mente na desti"ação depetr@"eo(!s car&as t<rmicas t)picas $ariam de 10 a200 A 106 Otu/h D2> 0 A 106 ca"/h(

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• $ipo Cai%a com c&mara deCombusto 'ndependente

s tu*os da 9ona de radiação são

arranjados hori9onta"mente ao"on&o da paredes "aterais e dostetos das duas cmaras decom*ustão(! 9ona de con$ecção 8ca situadana parte superior> com os tu*os

tam*<m na posição hori9onta"(! parede di$is@ria permite umcontro"e de com*ustão>independente das cmaras( squeimadores são posicionados no

piso do ,orno(Q tam*<m um projeto econmicoe com a"ta e8cincia> que en$o"$ecar&as t<rmicas t)picas de 100 a20 A 106 Otu/h D2 a 6 A 106ca"/h(

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• $ipo Cai%a com(ueimadores nas Paredes

s tu*os de 9ona de radiação

são arranjados hori9onta"menteao "on&o das paredes "ateraisdo teto da cmara decom*ustão( s tu*os da 9onade con$ecção são tam*<m

hori9ontais e posicionadosacima da cmara decom*ustão(s queimadores são montadosnas paredes "aterais não

co*ertas pe"os tu*os(!s car&as t<rmicas t)picasestão entre e 0 A 106 Otu/hDde1>2 a 12> A 106 ca"/h(

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Partes Principais

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Fatores importantes no projeto de,ornos

• !pro$eitamento da ener&iaH di$ersasetapas de trans,erncia paraapro$eitar ao m+Aimo o ca"or &erado

e economi9ar com*ust)$e"• timi9ação da distri*uição dos tu*os

no interior da ,orna"ha> para

trans,erncia uni,orme do ca"or

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Principais 4ormas !p"ic+$eis

• !PI 5td 60 % !quecedores a ,o&o para ser$iços &erais emre8narias Este padrão co*re os m)nimos requisitos paradesenho> materiais> ,a*ricação> inspeção> testes>preparação para car&a e monta&em de ,ornos> pr<-aqeucedores de ar> $enti"adores e queimadores> paraser$iços &erais em re8narias(

• !PI P 7. % Inspeção em Ca"deiras e Fornos Esta pr+ticarecomendada co*re as inspeçes praticadas paraca"deiras e ,ornos de processos uti"i9ados nas re8narias de

petr@"eo e p"antas petroqu)micas(• !PI 5td .0 % C+"cu"o de espessura para tu*os de ,ornos

em re8narias de petr@"eo• 41 % 4orma re&u"amentadora do Rinist<rio do ;ra*a"ho

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e$isão Parte 1

EAerc)cios em 5a"a

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Suestes• Por que os ,ornos são importantes/cr)ticos nas p"antas

industriaisT

• Sua" a ,unção do ,orno no processoT

• Suais as ,aiAas de temperaturas t)picas em que tra*a"ham

os ,ornos em re8nariasT

• Sua" a principa" Dmaior parce"a ,orma de trans,erncia deca"or em ,ornos e onde e"a ocorreT

• Pra que ser$e a 9ona de con$ecção de um ,ornoT

• Sua" a principa" norma para projeto e construção deca"deirasT Sua" a 4 do Rinist<rio do ;ra*a"ho que trata de,ornosT

oc conse&ue ent car as pr nc pa s partes

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oc conse&ue ent car as pr nc pa s partesdo ,ornoT

T

oc conse&ue ent car as partes o

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oc conse&ue ent car as partes o,ornoT

5tac % ChaminéOreechin& % $ransi!o entre

convec!o e chaminéCon$ection 5ection % )ona deConvec!o5hie"d 5ection % $ransi!o*+escudo, da #ona de conve!ocontra calor da radia!o.

adiant 5ection % )ona deradia!o ou irradia!o./c&marade combusto

'ra,t :au&e % 0anômetro'amper % Abafador5tac ;emp % $ermômetroCoi" In"et % 1ntrada da serpentinaCrosso$er % $ransi!o entreserpentina de convec!o e deradia!o

adiant ;u*es % $ubos deRadia!o