Combustíveis

Combustível é toda substância, natural ou artificial, na fase sólida, líquida ou gasosa, capaz de reagir com o oxigênio do ar, mediante escorvamento, liberando calor e luz.

Classificação• Sólido• Líquido• Gasoso

Combustíveis Sólidos Naturais

São extraídos da natureza e mediante preparação etratamento, aplicados diretamente nos geradores devapor

• Carvão fóssil• Turfa• Linhito• Hulha• Antracito• Lenha

Carvão Mineral

Carvão Mineral

Minas de Carvão

Lenha

Lenha

Combustíveis Sólidos Artificiais

Resultam da intervenção de um tratamento ou processo industrial que os tornam aptos a serem utilizados como combustível

• Coque ⇒ Raramente são utilizados na geração de vapor• Carvão de madeira

Combustíveis Líquidos Artificiais

São derivados do petróleo.

Gasóleo: Produto destilado do petróleo, cuja viscosidadesitua-se entre a dos óleos lubrificantes leves e querosene.

Óleo diesel: É um produto pouco mais pesado que oGasóleo.

Óleo combustível (Fuel oil)Resulta do resíduo final líquido da destilação do petróleo.

Combustíveis Líquidos

Combustíveis Líquidos

APFAlto Ponto de Fulgor

BPFBaixo Ponto de Fulgor

Combustíveis Gasosos

Técnicas de controle de combustão

Introdução

• A pressão de vapor deve ser mantida numa

faixa de variação estreita, pois este vapor é

normalmente utilizado em equipamentos

complexos e que devem operar com grande

estabilidade, como as turbinas

• A combustão deve ser mantida o suficiente

para manutenção de pressão, sem excesso

(perdas pela válvula de segurança)

Combustão

• Sobre a Combustão

• Controle de combustão

– Controle independente

– Controle série

– Controle paralelo

– Controle com limites cruzados

– Controle para 2, 3 ou mais combustíveis

Elementos da combustão

• E feita pelo processo de oxidação do hidrogênio ecarbono contidos no combustível, com o oxigênioexistente no ar atmosférico

• O ar atmosférico é composto basicamente:

– 23% oxigênio e 77% nitrogênio em peso

– 21 % de oxigênio e 79% de nitrogênio em volume

Processo de combustão

ProdutosÁguaCO2

Gases da Combustão

HidrogênioCarbono

CombustívelOxigênio

Oxigênio

Calor

Combustão Completa

ProdutosÁgua

CO2 COH2 C

Aldeídos

Gases da Combustão

HidrogênioCarbono

CombustívelOxigênio

Oxigênio

Calor

Combustão Incompleta

Para um combustível conhecido

c: kg de carbono por kg de combustível

h: kg de hidrogênio por kg de combustível

o: kg de oxigênio por kg de combustível

a: kg de água (umidade) por kg de combustível

s: kg de enxofre por kg de combustível

n: kg de nitrogênio por kg de combustível

Curva de perdas na combustão

Análise dos gases

• A quantidade de ar em excesso pode ser medida

pelo percentual de oxigênio, dióxido de carbono

(CO2) ou monóxido de carbono (CO) existente nos

gases de combustão

• Os sensores são instalados diretamente na

caldeira.

• Os analisadores de oxigênio são do tipo

paramagnéticos e óxido de zircônio.

Controle de combustão

• As malhas de controle de combustão de caldeiras

mantém a pressão do vapor, variando a vazão do

combustível e do ar de combustão injetados nos

queimadores

• Procura-se manter a relação ar/combustível na faixa

mais estreita possível

Relação carga da caldeira e

o excesso de oxigênio

Excesso de Ar• Excesso de ar acima do mínimo teórico é necessário para garantir adequada de combustão de mistura rápida e dentro da área do forno.

• No entanto, o ar deve ser aquecido, por isso, o volume deve ser controlado para limitar a quantidade de calor que é transportado para fora da caldeira pela saída de gases na chaminé.

• Cada 10% de excesso de ar normalmente resulta em uma perda de 1% de eficiência da caldeira.

Excesso de Ar

O percentual de excesso de ar necessário para combustão completa varia de acordo com os tipos de combustível e design do queimador.

• Queima de Carvão pode exigir 20 a 50% de excesso de ar.

• Queima de Gás ou Óleo geralmente requer 5 a 20% de excesso de ar.

Poder Calorífico

Combustíveis, especialmente carvão, são classificados de acordo com os limites sobre o carbono fixo, matérias voláteis e seu poder calorífico.

• Coque de Petróleo = 26.750 a 34.900 kJ/kg• Carvão Antracito = 32.657 kcal/kg• Carvão Betuminoso = 26.750 a 32.580 kJ/kg• Carvão Subbetuminoso (linhita negra) = 19.780 a 26.750 kJ/kg• Linhita = 16.290 a 20.900 kJ/kg• Turfa = 11.635 a 16.290 kJ/kg• Bagasso = 8.150 a 10.470 kJ/kg• Madeira = 5.800 a 6.980 kJ/kg úmido, 18.600 a 20.900 kJ/kg seco

Poder Calorífico

• Óleo CombustívelNo. 1 (destilado ou querosene) = 46.195 kJ/kg

No. 2 = 45.400 kJ/kg

No. 5 (residual leve) = 43.050 a 44.215 kJ/kg

No. 6 (óleo residual) = 41.900 a 44.215 kJ/kg

• Gás Natural = 38.150 a 38.450 kJ/ N.m³