visão geral do forno de cal em plantas de celulose kraft
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Esta apresentação mostra as principais partes do forno de cal em uma planta de celulose. O forno de cal é um equipamento de grandes dimensões, e tem função vital no processo kraft.TRANSCRIPT
Introdução
• A produção de celulose utiliza o digestor como um equipamento-chave para efetuar o cozimento dos cavacos de madeira.
• Os agentes químicos principais de cozimento no digestor são o hidróxido de sódio (NaOH) e o sulfeto de sódio (Na2S), e estes encontram-se na forma de licor branco.
• Após o cozimento, o NaOH e Na2S são segregados, e vão para a caldeira de recuperação, a fim de iniciar o processo de regeneração.
Introdução
• Na saída da caldeira de recuperação, o NaOH e o Na2S a serem recuperados encontram-se na forma de licor verde bruto.
• Para se converter licor verde em licor branco, a cal é um componente essencial. Ela é misturada à água, e então adicionada ao licor verde, reagindo e transformando-o em licor branco.
• A cal adicionada não é perdida, pois ela será regenerada no forno de cal.
• Os caustificadores, juntamente com os equipamentos da queima da lama, formam o chamado ciclo da lama.
Objetivo principal da calcinação
• Regenerar a cal.
CaCO3 -> CaO + CO2
A cal regenerada servirá de químico auxiliar no processo de regeneração da hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na2S).
Zonas do forno de cal
Zona de secagem
Zona intermediária
Zona de resfriamento e
descarga
Zona de calcinação (queima)
Zona de secagem Evaporação da água existente na lama
Zona intermediária Aquecimento da água até a temperatura de calcinação
Zona de calcinação Conversão química do carbonato de cálcio. Lama acima de 760oC.
Zona de resfriamento Resfria a cal para descarga e armazenamento
O Forno de Cal
• Tubo de aço de grandes dimensões, revestido internamente com tijolos refratários.
• Possuem leve inclinação (de 1,5o - 3o), que facilita o movimento do fluido no interior do tubo.
• Temperatura interna na zona de queima acima de 1000 oC.
• Velocidades típicas: 0,5 a 2 RPM, com controle de velocidade.
• Possui sistema de emergência para evitar parada do forno quando quente.
• Tempo de retenção do fluido dentro do forno entre 2 a 4 horas.
Combustíveis:• Óleo• Gás natural• Metanol• Hidrogênio
Ar• Primário• secundário
Fluxograma básico da calcinação
Saída de cal queimada (CaO)
Saída de CO2
Entrada de carbonato de cálcio (CaCO3), na forma de lama de cal.
Partes principais da calcinação
Precipitador eletrostático
Queimador
Rolos de apoio
Rolo de escora
Silo de cal queimada
Transportador de cal queimada
Descarga
Resfriador de cal
Zona de entrada de lama
Secador de lama
Acionamento
Anel de rodamento
Forno
Secador de lama
Lama entra sai do filtro de lama de 20% a 30% de umidade.
A lama secada a 75 –80% é conduzida à alimentação do forno.
Os gases de combustão aquecidos transportam a lama úmida para o ciclone, evaporando parte da umidade.
Os gases de combustão são conduzidos para o precipitador eletrostático.
Fluxo de lama de cal
A pré-secagem da lama aproveita o
calor dos gases de combustão para
reduzir a energia necessária no
processo de queima. Torna o
processo mais eficiente, e o forno
de cal mais curto.
Precipitador eletrostático
O material particulado, em quantidade aproximada de 5-15% da produção do forno, retorna ao processo.
Os gases que saem do forno secam a lama, e o arraste de particulado é precipitado eletro-estaticamente, num precipitador de placas e martelos.
ID Fan – ventilador de tiragem. Controla a produção.
Chaminé
Zona de alimentação de lama
• Chapas helicoidais para transportar a lama para dentro do forno.
• Correntes que aumentam a taxa de transferência de calor para o leito de cal.– Em sistemas com pré-
secagem de lama, as correntes não são fundamentais, e normalmente não usadas.
Rolos de apoio e acionamento
• Coroa segmentada.
• O forno nunca poderá parar aquecido, sob o risco de danificar o costado.
• Necessário motores de emergência para acionar o forno numa falha elétrica, evitando assim qualquer dano.
Rolo de escora
• Objetivo principal é servir como calço mecânico, caso o forno se mova axialmente além dos limites.
• O correto funcionamento é que o forno esteja em ligeiro contato com o rolo de escora, sendo que todo o peso do equipamento seja distribuído nos rolos de apoio.
Queimador
• Fonte de calor para provocar a reação térmica.
• Possui diversas configurações, conforme o combustível a ser queimado.
Ar primário
Queimador
• O comprimento e largura da chama são fundamentais para a correta operação do processo.
Chamas muito longas causam queda da eficiência e produção.
Chamas muito pequenas são muito quentes, e podem causar danos no refratário, além de lama excessivamente queimada.
Uma chama adequada tem comprimento de cerca de 3 vezes o diâmetro do forno.
Queimador
• A chama nunca deverá tocar o refratário.
• Deve sempre ser direcionada ao leito de cal.
Revestimento refratário
• O forno possui de 2 a 3 tipos de diferentes revestimentos refratários em suas regiões, composto basicamente de sílica e alumina, a fim de resistir ataques químicos e alta temperaturas.
• Adições típicas de alumina:– Zona de queima: tijolos com 70% de alumina
– Zona intermediária: tijolos com 40% de alumina
– Zona de alimentação: tijolos comuns
Resfriador de cal
• Utiliza o ar secundário induzido, que é aquecido pelo contato com a cal queimada. Isto facilita a combustão no queimador, economizando energia.
Silo de cal queimada
• Armazena a cal recuperada no forno de cal.
• Recebe do transportador de cal, e é dosada no slaker (apagador), de acordo com a taxa definida pela planta.
• Devido a perdas de processo, lama virgem tem que ser usada para reposição.
