title: Fornalhas

author:

- Rodrigo Paredes

- Ruben Gariso

- Linda Carvalho Cosendey

date: 2025-03-11

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- Rodrigo Paredes

- Ruben Gariso

- Linda Carvalho Cosendey

Localizada acima da secção radiante, nesta zona o calor é transferido por convecção. Esta zona serve para recuperar o calor dos gases de purga. Os tubos localizados nesta secção estão geralmente protegidos da radiação, uma vez que são constituídos por materiais menos resistentes a altas temperaturas. É nesta secção que se dá a maior parte da queda de pressão. Comparativamente à secção radiante, esta queda de pressão é consideravelmente maior, pelo que por vezes se despreza a queda de pressão na secção radiante.

A função principal de uma câmara de combustão é naturalmente queimar a mistura ar/combustível, adicionando energia calorífica ao ar, para isso a câmara de combustão deve queimar esta mistura de forma eficiente.

Desta forma e dependendo do tipo de combustível introduzido o ar, existem vários tipos de queimadores que estão dentro da câmara de combustão, tais como:

Existe um movimento de rotação do líquido que é obtido com pressões (na bomba) e caudais (nos canais tangenciais) altos e constantes. Aqui a variação de capacidade do queimador é controlada pela quantidade de óleo de retorno. Esta pressão de retorno é proporcional à capacidade de queima. No que diz respeito à sua capacidade, este queimador consegue operar com carga entre 10 e 15 % do valor máximo.

Neste queimador existe um movimento de rotação na mistura do carvão pulverizado com o ar primário e é usual que existam condutas para um combustível auxiliar (óleo, gás), permitindo uma operação com carga de 40% acima do valor máximo.

O ar primário (ar quente) adota uma velocidade de 15 a 25 m/s de forma a conseguir arrastar o combustível e evitar um eventual retorno de chama. O ar utilizado na queima é pré-aquecido, ou seja, parte desse ar (primário) é utilizado apenas para transporte.

Este queimador necessita de equipamentos adicionais necessários para o armazenamento, dosagem e moagem do carvão e remoção das cinzas arrastadas com os gases de combustão.

O carvão pode ser introduzido em dois estados:

- Temperatura da combustão não deve ficar próxima à de fusão das cinzas;

- Cinzas: parte destas caem por gravidade ao fundo da fornalha (remoção mecânica) e parte é arrastada pelos gases de combustão (remoção mecânica ou por precipitadores eletrostáticos).

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- A chama é lançada para baixo (tempo e percurso para combustão completa no fundo da câmara).

- O volume das câmaras é menor: temperaturas superiores às de fusão das cinzas (1540 ºC). As cinzas ficam no fundo da câmara na fase líquida.

- Pouca cinza é arrastada com os gases.


O combustível é apoiado numa grelha (leito fixo) que atua como um reservatório de calor mantendo a combustão e promovendo a ignição. Neste queimador, a transferência de calor é feita por radiação da superfície quente do leito e por convecção dos gases quentes.

A remoção das cinzas é feita por baixo através das barras da grelha ou removendo-se as cinzas da grelha. São bastante utilizados em unidades pequenas e médias, com carvão até 12 t/h e em unidades maiores com bagaço de cana até aproximadamente 100 t/h.

As vantagens deste equipamento é que não são necessários equipamentos sofisticados para pulverização do combustível sólido ou limpeza dos gases de combustão, contudo tem a desvantagem de ocupar muito volume da fornalha e exige manutenção constante da grelha.

A chaminé é uma estrutura cilíndrica localizada no topo da fornalha e é por aqui que o gás de combustão é libertado para a atmosfera. A sua altura deve ser suficiente para atingir o caudal de ar de combustão necessário e para remover os produtos de combustão. Normalmente a pressão na chaminé é inferior à pressão na secção de convecção de modo a facilitar a libertação do gás. A altura da chaminé depende da temperatura dos gases de combustão, que saem da secção de convecção, e da pressão atmosférica. A diferença entre a pressão atmosférica e a pressão existente na fornalha designa-se por *draft*. Esta pode ser estimada pela seguinte equação:

\[

P_d = 0,35 * L_s * p' * (1/T_a * 1/T_{ga})

\]

Onde:

- \( P_d \) = pressão draft, *mm H₂O*

- \( L_s \) = altura da chaminé, *m*

- \( p' \) = pressão atmosférica, *mbar*

- \( T_a \) = temperatura ambiente, *K*

- \( T_{ga} \) = temperatura média dos gases de escape, *K*

Devido a perdas de calor a temperatura no topo da chaminé é de aproximadamente 80°C inferior à temperatura da sua base.

O isolamento é uma parte muito importante da fornalha, isto porque aumenta a sua eficiência, ao minimizar o calor perdido na câmara de combustão. Alguns dos materiais mais utilizados são tijolo refratário e fibra cerâmica.