Bem-findo

• Getting Started

  • Attend: Sessão Kick-Off

    -

    Agenda:

    • Bem-vindos ao Curso de Combustão
    • O que esperar
    • Atividades para pequenos grupos
    • Completar exercícios
    • Demonstração de como baixar e usar Measur
    • Localizar o seu analisador de planta

  • Concluir ou atualizar: Seu perfil

    -

     

    Se você ainda não fez, por favor, dedique alguns minutos para subir sua foto e biografia, para que todos conheçam você. Assegure-se de incluir a sua função atual, planta, e algum hobby. É momento de ser criativo.

    Se você completou seu perfil anteriormente, dê uma olhada rápida para ver se pode haver alguma coisa que você gostaria de atualizar.

  • Descarregar: MEASUR

    -

     

    Algumas das actividades que você completará como parte deste curso estarão em uma App chamada MEASUR. O Departamento de Energia dos EUA desenvolveu o aplicativo para ajudar os fabricantes a melhorarem a eficiência dos sistemas e equipamentos energéticos dentro de uma fábrica.

    A ferramenta foi projetada para coordenadores de energia industrial, gestores de fábricas, engenheiros e pessoal que estejam interessados em melhorar a eficiência dos sistemas e medir as potenciais oportunidades de redução de custos, tanto em dólares como de energia.

    Aqui está o link para descarregar o MEASUR e em anexo está o guia para baixar/usar, se desejar fazer uma visita guiada antes de precisar da ferramenta para a classe.

    Se tiver alguma dificuldade ao baixar ou instalar o software, entre em contato com a PepsiCo IT para assistência.

  • Selecionar: Máquina

    -

    No espaço abaixo, identifique a máquina de combustão que irá utilizar para os objetivos deste curso. Escolha  o maior queimador ou o que é mais utilizado na sua fábrica. Com ele você terá de fazer medições e avaliar a eficiência desta máquina nos exercícios do curso.

---

Combustão

• Combustão e calor

  • Ler: Directrizes de segurança

    -

    A segurança é sempre importante quando se trabalha com sistemas de combustão. Aqui estão algumas orientações gerais:

    • Os empregados de manutenção devem ter formação e experiência antes de procederem a uma regulagem de combustão.
    • Contrate um profissional certificado para trabalhar com os seus técnicos na afinação/regulagem de combustão até que estes tenham experiência suficiente para realizá-la.
    • Realize o treinamento periodicamente a fim de manter as competências e habilidades atualizadas.
    • Obtenha e estude a literatura existente sobre todos os sistemas de combustão antes de começar a trabalhar.
    • Obtenha as instruções do fabricante para a afinação/regulagem da combustão. Estude e compreenda os requisitos.

  • Ler: Introdução à combustão

    -

     

    A combustão é um componente crítico na conservação de recursos (ReCon) e é um grande utilizador de energia nas indústrias de alimentos e bebidas.

    Cozinhar, assar, e fritar são processos comuns para a fabricação na indústria de snacks. As fábricas de bebidas também utilizam a combustão para produzir calor para a pasteurização, saneamento, e outros processos de fabricação. O combustível consumido pelas empresas da PepsiCo totaliza mais de 2,7 milhões de KwH por ano e custa mais de $81.000.000 por ano. Os custos continuam aumentando à medida que os preços dos combustíveis inflacionam.

    O custo não é a única consideração. A combustão de combustíveis de hidrocarbonetos é uma importante fonte de emissões de gases com efeito estufa, um fator que contribui para o aquecimento global. Qualquer sucesso na redução do consumo de combustível terá um impacto positivo nos resultados da empresa e limitará a produção de monóxido de carbono.

  • Ver: Objetivo de alterações climáticas

    -

     

    O nosso CEO, Ramon Laguarta, diz que é mais claro do que nunca que organizações como a PepsiCo e os nossos parceiros precisam tomar medidas ousadas para catalisar uma mudança positiva e trazer um futuro mais sólido e sustentável para todos nós.

    Neste vídeo, veja como Jim Andrew, EVP, Beyond the Bottle businesses e Chief Sustainability Officer, discute o ousado objetivo da PepsiCo em matéria de alterações climáticas.

  • Ler: O que é combustão?

    -

    A combustão é uma reação química. É a rápida combinação de oxigênio e um combustível que produz a libertação de calor e a produção de alguns subprodutos. O oxigênio para esta reação química é obtido a partir do ar que nos rodeia. Aqui está um exemplo simples desta reação (o carbono mais oxigênio entra em combustão e produz dióxido de carbono e calor):

    

    O ar contém 21% de oxigênio e cerca de 78% de nitrogênio, e o nitrogênio precisa de ser incluído como parte da equação. A porcentagem restante de ar é constituída por pequenas quantidades de outros gases. O combustível utilizado na reação de combustão é um hidrocarboneto constituído por porcentagens variáveis de hidrogênio e carbono, dependendo da fonte de combustível. Cada combustível comercialmente disponível é um hidrocarboneto, com diferentes porcentagens de hidrogênio e de carbono. Os combustíveis mais comuns são o gás natural, o diesel, a gasolina e o carvão. Os combustíveis ainda menos comuns, como a madeira, resíduos agrícolas, ou lixo reciclado são os hidrocarbonetos.

    A combustão utiliza diferentes quantidades de oxigênio e nitrogênio do ar e hidrogênio e carbono do combustível, combinando-os rapidamente para liberar calor para operar as nossas caldeiras, fornos e fogões de cozinha. Quanto mais calor da combustão pudermos utilizar como energia para fazer funcionar as nossas operações (e quanto menos calor for perdido pela chaminé), mais eficiente será o processo.

    A combustão estequiométrica ocorre quando um volume de combustível é combinado com a quantidade exata de ar necessária para queimar todo o combustível. No exemplo abaixo, o nitrogênio do ar sobe pela chaminé como calor residual, mas o carbono, hidrogênio e oxigênio combinam-se em água e dióxido de carbono, consumindo o combustível. Lembre-se de que combustíveis diferentes têm quantidades diferentes de carbono e hidrogênio.

     

     

     

  • Assistir: Como o ar afeta a combustão

    -

    Se não houver ar suficiente, o combustível não queima completamente. Se houver excesso de ar, a eficiência energética é reduzida, o que significa que a energia é perdida nos gases de combustão em vez de ser utilizada para processar o produto.

    

    Este gráfico é uma visão teórica da combustão. A combustão é um processo mecânico de mistura, onde o combustível e as moléculas de oxigênio devem efetivamente entrar em contato físico. Se na mistura não tiver exatamente a quantidade certa de combustível e ar, algumas das moléculas podem não ter tempo para entrar em contato e queimar antes de serem esgotadas pela chaminé. Por este motivo que os queimadores são ajustados com um ligeiro excesso de ar para garantir uma mistura adequada. Os combustíveis gasosos exigirão pouco ar em excesso, mas os combustíveis líquidos ou sólidos podem exigir uma quantidade significativa de ar em excesso para queimar completamente.

    A afinação/regulagem de um dispositivo de combustão envolve o ajuste de todo o equipamento mecânico de mistura para atingir as porcentagens de gás desejadas na chaminé.

    Este vídeo explica por que é importante otimizar a eficiência da combustão através da adição da quantidade correta de ar, utilizando um exemplo de uma central termoelétrica. Assista até o minuto 2:57.

  • Ler: excesso de ar

    -

    Abaixo está um modelo que mostra como o excesso de ar afeta a eficiência de combustão. Neste exemplo, o combustível é o metano, mas o mesmo resultado ocorre quando se adiciona ar em excesso na combustão de qualquer combustível.

    

     

    "Conceito Chave": Balanço Energético

    Este princípio afirma que a entrada e saída de calor estão sempre em equilíbrio. O calor que entra como combustível é igual à quantidade de calor que é produzida pela combustão. Isto inclui o calor que sobe pela chaminé, o calor transferido para a estrutura (parede) externa da máquina, qualquer calor utilizado na produção, e qualquer outro ponto de perda. Os dois lados equilibram-se.

    Eficiência significa que a maior parte do calor de combustão está sendo utilizado para a produção e não sendo desperdiçado".

  • Ler: Para onde vai o calor?

    -

    

    Para compreender para onde vai o calor durante a combustão, dê uma olhada neste diagrama de Sankey, que ajuda a visualizar o fluxo. Observe o lado esquerdo do diagrama, a Entrada Bruta de Energia ou o combustível recebido, é representado por uma grande seta. No meio do diagrama, um esboço retangular grosso representa o equipamento de combustão e é onde ocorre a combustão. Repare nas setas pequenas que se separam da seta grande. Estas representam o calor perdido dos gases que sobem pela chaminé durante a combustão. A seta Úmida representa o calor transportado pelo vapor de água criado pela combustão do hidrogênio. Este vapor pode transportar uma quantidade significativa de calor. O componente Seco é o calor contido no nitrogênio quente descarregado, monóxido de carbono e no dióxido de carbono. Observe que estas perdas diminuem a energia disponível. No lado extremo direito do diagrama podemos observar que a maior parte da energia restante é entregue ao processo, mas uma pequena quantidade de energia é perdida para o meio envolvente, ou perdas nas paredes.

  • Discutir: Perda de calor e ar

    -

     

    "Até agora, você aprendeu que a combustão é a oxidação rápida de um combustível, como o gás natural, que liberta calor. O ar introduz tanto nitrogênio como oxigênio, e deve possuir oxigênio suficiente para oxidar todo o combustível, caso contrário a eficiência será reduzida. Excesso de ar, no entanto, significa que haverá quantidades extras de nitrogênio e oxigênio. Uma vez que este excesso transporta calor para a chaminé, esse calor será perdido e consequentemente haverá consumo de combustível acima do necessário para compensar as perdas.

    Um queimador atinge a sua máxima eficiência de combustão quando está "afinado/regulado" para utilizar o menor volume de ar em excesso que assegure uma combustão completa.

    Ao considerar a sua máquina de combustão selecionada, e que excesso de ar tem como resultado o desperdício de calor, quais são os impactos do funcionamento de um queimador ajustado para utilizar pouquíssimo ar? Trabalhe com o seu time para identificar o maior número possível de impactos"

• Ajuste de combustão

  • Ler: Analisadores de combustão e de relação ar/combustível

    -

    

    Agora que você já sabe que a quantidade de ar no processo de combustão tem um impacto direto na eficiência da máquina, é importante que tenha uma forma de monitorar essa eficiência. Cada instalação com um processo de combustão deve ter um analisador para medir o monóxido de carbono, o dióxido de carbono e o ar em excesso.

    

     

    O analisador é um dispositivo químico e eletrônico portátil que recolhe amostras de gás da chaminé e mede a temperatura e a composição química do gás. Pode medir até seis gases diferentes: oxigênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxido nitroso, dióxido de nitrogênio, e dióxido de enxofre. A medição dos três primeiros gases é necessária para o ajuste do queimador. A medição dos últimos três gases pode ser necessária em algumas áreas para fins de controle da poluição. O analisador também calculará a eficiência de combustão, o excesso de ar, e a pressão da chaminé ou da aspiração. Alguns instrumentos dão um erro quando a eficiência ou o excesso de ar está fora do intervalo de medição. Outros analisadores podem calcular mesmo em condições fora da faixa de medição. Por último, o analisador pode ser utilizado com muitos tipos de combustível. O tipo de combustível deve ser selecionado através de um menu antes de utilizar o analisador.

    Importante: Antes de utilizar o analisador, certifique-se de que não existam fugas de ar e se existirem que todas as fugas de ar estejam vedadas de modo que a máquina possa ser configurada para trabalhar com a máxima eficiência possível.

    

     

     

  • Assistir: A importância do ajuste da combustão

    -

    A afinação/regulagem da combustão é uma parte crítica da manutenção. Veja o motivo abaixo:

  • Ler: Análise de combustão passo a passo

    -

    Melhores Práticas

    1. Faça um esboço de todos os componentes do sistema de controle do queimador. Um sistema de combustão pode ter muitas peças menores no sistema de queima. As peças podem ser artigos de segurança, orifícios de medição, condicionadores de combustível, filtros, etc. Demora algum tempo para compreender a função de cada componente. Consulte a literatura do fornecedor, conforme necessário, para compreender cada componente. Esta documentação só tem de ser feita uma vez, mas precisa de ser armazenada de maneira adequada em um arquivo para cada aparelho de combustão.
    2. Compreenda a função de cada peça na tubulação de ar/combustível. Obtenha literatura do fornecedor, se necessário. Determine o tipo de queimador e o sistema de controle da relação A/C. O método de instalação é altamente dependente do tipo de queimador e do controle. A maioria dos equipamentos terá as instruções do fabricante disponíveis para a instalação do seu equipamento. Pode ser difícil de encontrar, mas procure-o. Contate o fornecedor do equipamento original. Procure qualquer material de formação que possa ter sido criado anteriormente.
    3. Localize na chaminé uma porta/furação de amostragem de gases de escape que produza uma amostra bem misturada que seja representativa do processo de combustão. O local deve ser acessível. Tente encontrar um local onde possa ser alcançado para a manutenção regular sem necessidade de equipamento especial para elevação de pessoas. Nem sempre é fácil encontrar um bom local. É aceitável ter o local no telhado do edifício se a chaminé for devidamente desenhada.

    

    Há algumas restrições quanto à localização do porto de amostragem. Muitos aparelhos de combustão têm um dispositivo de diluição que permite a entrada de ar na chaminé após o aparelho de combustão. Na ilustração, nota-se que um dispositivo de diluição (Damper) de ar permite a entrada de ar na chaminé. A amostra deve ser recolhida antes do damper, para que o ar que entra não seja medido pelo analisador.

    Algumas vezes, o damper é tão simples como uma abertura na chaminé que deixa entrar ar. Frequentemente, esta abertura é imediatamente colocada no topo do aparelho de combustão. Neste caso, a única maneira de recolher a amostra é inserindo a sonda do analisador no aparelho de combustão(trocador de calor, Caldeira, Forno) propriamente dito, abaixo da abertura na chaminé.

    Um dispositivo de recuperação de calor da chaminé também pode ter impacto nos resultados dos testes. Este dispositivo extrai o calor dos gases da chaminé para fins de reaproveitamento, assim irá lançar fora o cálculo da eficiência de combustão do analisador. Insira a sonda do analisador num local que se encontre após ou a jusante do dispositivo de recuperação de calor. Desta forma, o analisador incluirá o calor recuperado no cálculo da eficiência.

    Inicie a unidade de combustão a ser testada em fogo alto ou na configuração de funcionamento normal mais alta e insira a sonda de amostragem do analisador no fluxo de gases de saída e recolha uma amostra para cada instrução do analisador.

    4. Avalie os resultados do analisador, analisando o oxigênio e o monóxido de carbono imagem
    5. Ajuste a combustão rica: Sempre reduza o combustível para corrigir uma mistura rica! A adição de ar pode levar a uma explosão do combustível não queimado.
    6. Combustão estequiométrica (ponto de combustão ideal): A maioria dos processos de combustão são concebidos para funcionar com algum excesso de ar. O ar adicional assegura que há O2 suficiente misturado com o combustível para produzir uma combustão completa e que a mistura não se torne rica à medida que a taxa de queima se modula. Verifique as recomendações do fabricante do equipamento quanto à porcentagem de excesso de ar necessária.
    7. Combustão pobre: Se a combustão for pobre, aumentar o fluxo de combustível em pequenos passos, gradualmente. Teste o gás de combustão em fogo alto, médio, e baixo após cada ajuste. Verificar se a mistura não enriquece em algum ponto da faixa de combustão, devido às características não lineares do controle da proporção A/C. Repetir a sequência de ajuste e teste até que a mistura esteja na gama de O2 recomendada pelo fabricante. Este estará normalmente na gama de 1% a 4%.

    Avalie sempre o seu equipamento como um todo ao determinar onde irá analisar a combustão. Lembre-se, apenas pessoal qualificado ou certificado pode fazer ajustes. É necessário compreender o que está fazendo a fim de garantir que as medições adequadas sejam realizadas em vez de apenas assumir que se a chama aparentemente está normal, a combustão também estará corretamente ajustada.

  • Assistir: Como utilizar um analisador de combustão

    -

    Embora haja uma variedade de analisadores no mercado, a Bacharach é uma marca muito comum. Neste vídeo, o presidente da Bacharach, Doug Keeports, analisa a facilidade de utilização de um dos seus analisadores. Os passos para utilizar o analisador nas nossas fábricas estão localizados na próxima atividade.

  • Ler: Passos para usar um analisador de combustão

    -

     

    Como parte deste curso, analisaremos a eficiência de combustão da sua máquina selecionada.

    Aqui estão os passos para a utilização nas nossas instalações:

    1. Inserir a sonda na chaminé de gases de saída.
    2. Instale a linha de amostras utilizando os filtros ou outros componentes.
    3. Calibre o analisador de combustão.
    4. Ligue o equipamento a ser testado à potência máxima de queima para o funcionamento normal.
    5. Recolha amostras de gases da chaminé. O analisador contém uma pequena bomba de ar que irá retirar a amostra da chaminé e empurrá-la através da célula de ensaio.
    6. Configure o equipamento de processo para fogo baixo (potência baixa) e faça leituras de amostras adicionais. Meça sempre com várias taxas de potência, se possível.

    Importante: calibrar e manter adequadamente o analisador de combustão. Os sensores de oxigênio e dióxido de carbono do analisador com o tempo não são suficientes e devem ser substituídos. Um sensor de oxigênio tem um tempo de vida útil de 6 a 12 meses.

  • Ler: Interpretação dos resultados

    -

    Embora necessite de alguém qualificado ou certificado para fazer os ajustes no queimador, cabe a você analisar a eficiência do funcionamento das máquinas de combustão da sua instalação e chamar o técnico apropriado quando necessário. Também é necessário ter a certeza de que as medições são aceitáveis após a realização de quaisquer ajustes.

    Com base no que aprendeu até agora sobre eficiência de combustão, aqui está uma verificação rápida do conhecimento:

    Resultados da Análise de Combustão:

    • Chaminé (Stack) T (F): 290 ou 143°C
    • Co2 %: 8.1
    • (Eficiência) %: 76
    • ExAir (Excesso de ar) %: 50
    • Oxigênio %: 7,4
    • Co ppm: 0
    • Ar ambiente T (F): 75 ou 24°C

    Responder às seguintes perguntas com base nos dados acima mencionados:

     

  • Enviar: Resultados do seu analisador de combustão

    -

     

    Utilizando um analisador de combustão, meça o seu equipamento a várias taxas de queima e registre os resultados. Coloque-os aqui e considere o seguinte:

    • O seu equipamento é eficiente?
    • Como se comparam os seus resultados com os dos seus colegas do grupo?
    • Você já verificou se as máquinas semelhantes produzem resultados semelhantes?

    Quando tiver os seus resultados, contate um indivíduo qualificado ou certificado adequado para ajustar o queimador. Depois de ajustado o queimador, volte a fazer as suas medições e guarde esses resultados para uma atividade futura.

  • Discutir: Análise regular da combustão

    -

    No seu papel, quais são os obstáculos que você enfrenta na realização de análises de combustão regulares nas suas instalações e como pode resolvê-los?

• Perdas de calor

  • Ler: Tipos de perdas

    -

     

    Já falamos sobre a afinação/regulagem dos queimadores e os resultados da interpretação dos analisadores, mas existem diferentes tipos de perdas de calor. Sabe-se que o ajuste correto dos queimadores pode reduzir as perdas de combustão, mas isso não melhorará as perdas de equipamento a jusante da câmara de combustão.

    Outras áreas a serem avaliadas incluem as superfícies de transferência de calor, a quantidade de isolamento, e a eficiência a jusante.

    • Quanto do calor produzido está aquecendo a parede ou a sala ao em vez de ser utilizado no aquecimento do óleo ou produto?
    • O calor produzido é justo a quantidade certa para uma produção de qualidade, ou é mais do que o necessário? Antes de fazer quaisquer alterações, consulte o seu time de produção.
    • Há fugas na entrada do forno ou falta isolamento?

    Tanto a combustão como as perdas do equipamento podem ser minimizadas através de uma manutenção adequada. Procure tantos pontos de perda de calor quantos achar ao redor do seu equipamento. Pode haver algumas partes descobertas surpreendentes!

    

  • Ler: Mudanças simples

    -

    Como o ar em excesso ocasiona menor eficiência comparado a quantidade correta de ar no processo de combustão, é importante ter a certeza de que quaisquer fugas de ar são vedadas. Isto permite que a mistura combustível/ar no queimador seja ajustada com mais precisão e eficiência, e limita o nitrogênio que causa o excesso de calor perdido através da chaminé. 

    

     

    Há outras perdas de energia que podem ser facilmente controladas. Observar as superfícies de transferência de calor da máquina, o isolamento à volta da máquina, e a eficiência a jusante. A máquina pode estar funcionando ao máximo de eficiência no queimador, mas pode ocorrer perdas após esse ponto.

    Selar quaisquer fugas de ar e controlar as perdas de calor são alterações simples que podem fazer uma grande diferença na eficiência.

    Conceito chave: Tanto a combustão como as perdas do equipamento podem ser minimizadas através de uma manutenção adequada.

  • Enviar e comparar: Suas perdas de calor

    -

    

     

    Está na hora de dar uma olhada na sua máquina de combustão selecionada e desenhar o seu próprio diagrama Sankey. Identifique a localização de quaisquer perdas de calor, seja na máquina ou em qualquer lugar a jusante. Tire uma fotografia do seu desenho ou uma fotografia da máquina (pergunte aos responsáveis se as fotografias são permitidas) e carregue os seus resultados abaixo.

    Quão semelhantes são os seus pontos de perda de calor a outras apresentações do grupo? Alguém pensou numa área de perda de calor que possa ter negligenciado?

    Comece a pensar em formas de mitigar estas perdas.

     

  • Ler: Soluções e práticas recomendadas para perda de calor

    -

    

    Muitas soluções têm a ver com a minimização da perda de calor, e a melhor maneira de fazer isso é através do isolamento. Há uma calculadora gratuita do Instituto de Isolamento que você pode baixar para ajudá-lo a calcular a espessura de isolamento apropriada necessária para qualquer aplicação. Você pode calcular a espessura de isolamento necessária para o controle da perda térmica, determinar a temperatura da superfície e a perda ou ganho de eficiência, e muito mais.

    Outras soluções simples:

    • Minimizar a variabilidade do processo. Por exemplo, certifique-se de que haja uma temperatura de óleo de abastecimento adequada e constante (acima de 27º C).
    • Minimizar a perda de calor:
    • Manter o isolamento da tubulação em boas condições
    • Inspecionar e reparar regularmente caldeira, trocador de calor, fritadeira e isolamento de fornos
    • Manter isolamento removível em todas as válvulas/dispositivos
    • Minimizar o fluxo de ar ao redor da caldeira, do trocador de calor, da fritadeira e do forno
    • Minimizar as perdas pela chaminé:
    • Garantir uma pressão constante na sala
    • Manter a pressão interna adequada
    • Rodar a linha em sua capacidade nominal para ajudar a maximizar a eficiência térmica. As perdas de calor radiante e superficial são bastante constantes.
    • Limpar o filtro de ar de combustão.
    • Um filtro sujo reduz o fluxo de ar de combustão e pode levar a uma situação de excesso de combustível.
    • Se não houver filtro, limpe as palhetas do amortecedor de controle de ar
    • Pegue uma imagem termográfica da superfície durante a produção estável.
    • Observe quaisquer mudanças nas operações, tais como um consumo de Kwh/kg maior que o habitual e/ou um tempo de aquecimento maior que o normal. Estes podem ser sinais de que a eficiência está se degradando:
    • Grande infiltração de ar
    • Degradação do isolamento interno ou externo
    • Queimador que precisa de ajuste/regulagem
    • Potencial de polimerização do óleo na tubulação
    • Acumulação potencial de fuligem na tubulação

    Ações de remediação devem ser tomadas para minimizar as perdas de produção e otimizar a eficiência térmica.

  • Enviar e comparar: Aquecimento de processos e melhorias de eficiência

    -

     

    Use as seções de gás de combustão e perda de parede do MEASUR para calcular as oportunidades de redução de perdas. Explore a economia potencial de combustível através do ajuste das condições do equipamento, tais como temperatura do gás de combustão, temperatura ambiente, fluxo de ar, temperatura da superfície, etc.

    Publique seus resultados para compartilhar com seu grupo. Quais são as condições que resultaram na melhor economia de combustível? Volte a esta página para comparar seus resultados com seus colegas.

• Queimadores e controles

  • Assista: Tipos de queimadores e controles de queimadores

    -

    Este vídeo explica o funcionamento do fluxo de combustível, ignição, pressão e do sistema de controle para a câmara de combustão de uma caldeira. Na próxima atividade, entraremos em mais detalhes sobre os diferentes tipos de queimadores e controles.

  • Ler: Tipos de queimadores

    -

    Há três tipos de queimadores que vamos analisar aqui. Primeiro são os queimadores atmosféricos. Estes são os menos caros, mas só podem ser eficientes em uma gama limitada. Eles podem ser encontrados em fornos, secadores, chaleiras e geradores de água quente, e são mais comuns em equipamentos menores. A seguir são os queimadores pré-misturados, comumente encontrados em fornos e secadores. Este queimador tem um mecanismo mais complicado para misturar o ar e o combustível, e há muitas marcas destes queimadores disponíveis no mercado. Finalmente, existem os queimadores de mistura de bicos, mais frequentemente encontrados em grandes trocadores de calor, caldeiras e fornos. Muitos têm um sistema de controle complicado para gerenciar a mistura de ar e combustível.

    Vamos dar uma olhada em cada tipo com mais detalhes.

    

    Os queimadores atmosféricos (esquerda) injetam combustível e utilizam o ar do ambiente ao redor para a combustão. O combustível, como o gás natural, é injetado no queimador através de um bico ou orifício. O fluxo de gás do bico de combustível puxa o ar em torno do bico, que é chamado de ar primário. A mistura de gás e ar primário dentro do corpo do queimador é inflamada nas portas do queimador para iniciar a combustão. O ar adicional, chamado ar secundário, envolve a chama para completar o processo de combustão e transportar os produtos da combustão.

    

    Os queimadores Premix (à esquerda) fornecem ar de um ventilador e o misturam com uma quantidade medida de combustível antes de transportá-lo para o queimador. O combustível e o ar são misturados dentro do queimador antes da ignição. Todo o ar necessário para a combustão completa é misturado com o combustível e entregue na cabeça do queimador. A relação ar/combustível é mantida por dispositivos mecânicos como reguladores, orifícios e misturadores. Não é necessário ar secundário para a combustão, por isso este queimador pode ser usado em um forno selado, caldeira ou fornalha.

     

    Os queimadores de mistura de bocal (abaixo) misturam ar e combustível em uma proporção pré-definida na ponta do queimador. O combustível e o ar são entregues ao queimador em uma proporção pré-medida que é controlada por outros equipamentos e são misturados na ponta do queimador, na ignição. O queimador é o misturador e molda a chama. O queimador pode operar em uma fornalha selada para máxima eficiência. Os queimadores misturadores de bocal são normalmente utilizados em caldeiras ou por usuários maiores de combustível. Com controles sofisticados, estes queimadores podem ser muito precisos.

  • Ler: Controles de queimador único

    -

    Vamos dar uma olhada em alguns dos equipamentos necessários para misturar ar e combustível para queimar eficientemente.

    Controle balanceado da pressão

    
    Para este exemplo, veremos um queimador com bico misturador. O ar é injetado através do tubo verde por um ventilador ou soprador. Um sensor de temperatura no forno detecta a temperatura e ajusta a quantidade de ar através de uma válvula de controle motorizada. Mais ar é injetado se mais calor for necessário. O gás é injetado através do tubo laranja e controlado por um regulador de proporção. Quando mais ar é injetado pelo motor de controle, a pressão aumenta. O aumento é enviado para o regulador de relação por uma pequena linha de sinal. Este sinal faz com que o regulador de relação se abra mais e injete mais gás. O ar e o combustível são regulados em conjunto pela ação do motor de controle e do regulador de relação. A mistura exata de ar e gás é ajustada por ajustes no regulador de relação.

     

    Controle da Válvula Tandem

                                                       Estes instrumentos de controle exigem uma mudança na taxa de queima e são um tipo de controle muito comum encontrado em pequenas caldeiras. O controlador modula o motor de controle em resposta à temperatura da fornalha para mover uma ligação entre as válvulas de ar e gás. A ligação é um conjunto de barras e alavancas de metal que movem as válvulas. As válvulas de ar e gás são moduladas em conjunto porque ambas são acionadas pelo motor de controle. Isto mantém uma relação fixa entre o ar e o combustível. Esta relação pode ser modificada mecanicamente alterando a forma da ligação/montagem.

    Controle do fluxo volumétrico

    

    O próximo tipo de controle é o controle de fluxo volumétrico. Este é um controle mais complexo que utiliza medidores de vazão e um controlador mais sofisticado. Um sinal do controlador de temperatura do forno modula o motor de controle de ar para injetar mais fluxo de ar. O controlador mede o fluxo de ar através do medidor de fluxo e envia esta informação para o controlador. O controlador então abre a válvula de gás para injetar mais gás. O fluxo de gás é regulado para uma quantidade calculada para corresponder ao fluxo de ar e a relação ar/combustível desejada. A razão é mantida pelas medidas do fluxo real para que possa ser mantida com precisão. Este tipo de equipamento é encontrado em equipamentos de combustível maiores e é mais comum agora com o aumento dos controles computadorizados.

    Controle com base em microprocessador

    

    Este tipo de controle é um controle baseado em microprocessador com um sensor de oxigênio. Há vários controladores que utilizam microprocessadores para controlar a relação ar/combustível. As características de fluxo das válvulas de ar e gás são programadas no processador, que então responde a sinais de temperatura, pressão ou outras demandas e alterem a taxa de queima. Um medidor de oxigênio no fluxo de gás de combustão pode ser usado para fazer as correções na relação a fim de otimizar o desempenho.

     

  • Ler: Controle de queimadores múltiplos

    -

     

    Aqui estão alguns tipos de queimadores múltiplos mais comumente encontrados em fornos e alguns outros equipamentos.

    Queimadores Múltiplos Pré-misturados

    Estes queimadores têm o ar e o combustível pré-misturados antes de serem enviados para os queimadores. No exemplo abaixo, todos os queimadores têm o mesmo comprimento de chama.

      

    Queimadores multiqueimadores

    Esta é uma variação do sistema acima. Neste caso, o comprimento da chama é ajustado por válvulas em cada queimador (bico), tais como quando são necessárias diferentes temperaturas em diferentes partes do forno. Como todos os queimadores ainda recebem a mistura de combustível e ar de um controlador, as mudanças nesse controlador podem impactar todos os queimadores.

    

     

     

     

    Alguns queimadores pré-misturados podem ser ajustados através da medição do oxigênio na mistura ar/combustível. Use o analisador para medir o nível de oxigênio entre o misturador e o queimador, e siga a tabela para determinar o ajuste. (O verde é aproximadamente estequiométrico).

    

     

  • Discutir: Componentes do sistema de controle do queimador

    -

     

     

    Faça um esboço de todos os componentes de um sistema de controle de queimadores (use o queimador que você selecionou anteriormente no curso) e descreva-o. Um sistema de combustão pode ter muitas peças menores na tubulação e cabeçote. As peças podem ser itens de segurança, orifícios de medição, condicionadores de combustível, filtros, etc. Tome o tempo necessário para entender a função de cada componente. Consulte a literatura do fornecedor, se necessário, para entender cada componente.

    Identificar:

    • O tipo de queimador
    • O tipo de controle que utiliza
    • Qualquer característica especial que tenha

    Na discussão, compartilhe o que você aprendeu e quaisquer desafios que enfrentou. Retorne a esta discussão ao longo do dia e ajude seus colegas a superar quaisquer desafios que tenham enfrentado.

  • Refletir: Análise de compensações

    -

    Melhores controles ajudam a proporcionar melhor desempenho, mas são mais caros. Ainda é possível obter um bom desempenho mesmo que você não possa pagar ou justificar suas compras? Digite seus pensamentos abaixo.

• Desempenho e manutenção do sistema

  • Ler: Otimização do desempenho do sistema - KPIs

    -

     

    Chave de desempenho (KPIs) que podem ser desenvolvidos dentro de suas instalações:

    O primeiro é a eficiência de combustão medida. Como você aprendeu, a eficiência da combustão pode ser medida pela determinação da mistura de gases na chaminé de exaustão. A medição regular da eficiência de combustão fornece os dados para este KPI.

    O segundo KPI é a eficiência energética do processo. Ele mede o quão bem o processo de fabricação utiliza o calor produzido. Ele é expresso como a relação de entrada de energia por saída de produto. Ele é calculado dividindo a entrada de energia pela saída do produto. A unidade de medida para a entrada de energia é a unidade na qual seu local compra energia, como quilogramas, joules ou quilowatts (KW). A unidade de medida da saída do produto é a unidade de produção de seu site, como um quilograma (Kg) ou litro de produto, etc. Este KPI normalmente exige que os medidores de combustível sejam instalados em suas principais linhas de produção. No Brasil utiliza-se KWh/Kg.

    O KPI final, conclusão da manutenção preventiva programada, mede a frequência na qual a manutenção de seu equipamento de combustão é realizada. Tal equipamento requer manutenção constante para medir no pico de eficiência. Abaixo está um programa típico de manutenção de combustão:

    Rastreamento de desempenho

    • Preparar especificações de desempenho para todos os equipamentos de combustão (nível de O2, temperatura na chaminé, nível de CO, etc.)
    • Conduzir regularmente análises programadas de gases de combustão
    • Compare o desempenho especificado pelo fabricante ou em condição startup com o equipamento após uma manutenção quando o desempenho cair.

    Manutenção de Combustão

    • Filtros limpos
    • Ventiladores e queimadores limpos
    • Inspecionar e lubrificar as válvulas de ar e combustível
    • Inspecionar e limpar instrumentos
    • Superfícies limpas de transferência de calor
    • Reparar fugas de ar
    • Inspecionar e reparar refratários
    • Inspecionar e reparar atuadores e conexões

    Prevenção de perdas

    • Avaliar os processos a jusante do gerador de calor (caldeira, trocador, forno) para perdas (vazamentos de vapor, vazamentos de calor, tempo de funcionamento ocioso, calor recuperável não utilizado)
    • Inspeção e reparo do isolamento
    • Práticas operacionais ineficientes

    Abaixo está um fluxograma útil para orientá-lo sobre o que fazer se seu KPI de uso de gás estiver acima do objetivo:

     

  • Enviar e comparar: Estimativas MEASUR

    -

    Usando a seção de melhoria da eficiência do MEASUR, estimar a economia de combustível ajustando o conteúdo de oxigênio, a temperatura do ar de combustão, a temperatura dos gases de combustão, etc. Apresente seus resultados. Volte a esta página para comparar seus resultados com seus colegas.

    O que você descobriu?

  • Ler: Soluções potenciais de recuperação de calor

    -

    O calor que sobe pela chaminé ou escapa pelos lados de sua máquina de combustão é energia desperdiçada. Abaixo estão algumas maneiras de reutilizar esse calor.

    

    Economizador de condensação

    Um economizador de condensação (imagem à direita) melhora a recuperação de calor residual ao resfriar o gás de combustão abaixo de seu ponto de orvalho, que é cerca de 135°F ou 57°C para produtos da combustão de gás natural. O economizador recupera tanto o calor sensível do gás de combustão quanto o calor latente através da condensação do vapor de água do gás de combustão.

    Sistema de Pré-aquecimento de Ar de Combustão (CAPS)

    Esta solução utiliza os gases da chaminé para pré-aquecer o ar de combustão.

    

    Trocadores de calor

    Esta última solução pode ser fixada ao trocador de calor (HX) ou a um trocador de calor de torre de resfriamento (CTHX) e utiliza os gases quentes para pré-aquecer o óleo que entra na máquina. Abaixo está um exemplo de cada um deles:

     

    HX

    

    CTHX

    

    Como você pode ver, há várias soluções para recuperar o calor residual e reutilizá-lo para maior eficiência.

  • Discutir: Usuários significativos de energia

    -

     

    As caldeiras e trocadores de calor são frequentemente os maiores usuários de energia nas fábricas da PepsiCo. Eles também são escondidos e não são observados com frequência. Pense no que você pode fazer para ajudar a garantir que o ajuste e a manutenção sejam feitos com rigor e regularidade nestes sistemas. Analisar, organizar ajustes e otimizar seu equipamento de combustão é fundamental para atingir nossos objetivos de sustentabilidade.

    Quais são os impactos além do custo monetário de não acompanhar?

    Analisar e comentar pelo menos dois outros pontos.

  • Ler: Melhores práticas

    -

     

    Melhores práticas, táticas de baixo custo e ideias de projetos de capital para melhorar seus sistemas de combustão.

    Táticas de baixo custo/ sem custo

    • Rastreamento e revisão da eficiência da linha - BTU/lbs ou kWh/kg
    • Análise trimestral de combustão - Caldeiras/trocador de calor/Fornos
    • Monitoramento da temperatura da chaminé do Trocador de calor e das caldeiras
    • Os queimadores pré-misturados do forno são ajustados medindo o oxigênio da mistura ar-combustível ao invés de interpretação visual.
    • Rastreamento de rascunho do forno (<300% de excesso de ar)
    • Minimizar a entrada de ar fresco no forno
    • Inspeção e limpeza regular das superfícies de transferência de calor
    • Isolamento regular e inspeção termográfica e reparo de refratários

    Projetos de capital

    • PC/TC permutador de calor de gás - economizador/alimentador de óleo
    • Pré-aquecimento de ar de combustão PC/TC/Extrusado, trocador de calor e caldeira
    • Automação em Trocador de calor e caldeira - Soprador de combustão, medição de O2/VSD Inversor de Frequência/ modulação de gás.
    • Pré-aquecimento de ar solar para queimadores a gás
    • Economizador de condensação de caldeira

    Continue lendo para obter mais ideias:

    Usar tecnologias de melhoria de queimadores, como um controle de combustão por medição de O2. O controlador do microprocessador conectado a um medidor de O2 mantém o volume de gás na relação adequada com o volume de ar, utilizando suas características internas de ar e válvula de gás.

    Usar tecnologias de melhoria de linha, tais como melhorias na tubulação de óleo. Aumentar o isolamento ao redor das válvulas e dispositivos de medição para reduzir a perda de calor superficial. O material impermeável ajuda a manter o isolamento seco e maximiza sua eficiência.

    

    Considere empresas de isolamento de terceiros para uma solução turn-key. Os serviços podem incluir:

    

    • Procura de condições de superfície nua, incluindo válvulas de vapor, conexões e tubos
    • Medição de temperaturas nas superfícies nua
    • Selecionando as especificações apropriadas
    • Cálculo da economia de energia (custo do projeto, economia, retorno do investimento)
    • Tomando medidas detalhadas
    • Projetando o sistema de isolamento
    • Fabricação do produto
    • Instalando o produto
    • Cuidando da manutenção e reparo do isolamento que eles instalam

    Melhorar o isolamento sob o equipamento. Aumentar o isolamento por baixo do fundo da fritadeira para reduzir a perda de calor superficial. Novamente, os materiais à prova d'água maximizam a eficiência do isolamento.

    

    Considere a tecnologia de queimador infravermelho IET.

    

    Acompanhe a eficiência regularmente usando seu Terminal de Interface com o Operador (OIT). Um deslize na eficiência pode ser seu primeiro indicador de um problema.

     

    

    Estas são apenas algumas poucas idéias. Você pode ter outras idéias para melhorar a combustão e reduzir a perda de calor que você deseja incorporar em sua planta.

  • Lembrete: Programar ajustes de combustão e melhorias de eficiência

    -

    Se ainda não o fez, entre em contato com os indivíduos qualificados/certificados apropriados para ajustar a eficiência das máquinas de sua fábrica. Você precisará reanalisar as máquinas após o ajuste.

---

Acompanhamento da combustão

• Após o ajuste

  • Analisar: Análise de sua máquina de combustão após o ajuste

    -

     

    Re-analise a eficiência de sua máquina após o ajuste do queimador, se ainda não o fez. Anote os resultados.

    Lembrete: Teste diferentes taxas de queima.

  • Discustir: Resultados

    -

     

    Compartilhe os resultados de seu analisador antes e depois do ajuste do queimador.

    Quanto dinheiro o ajuste economizará, e quais são os benefícios ambientais?

• Capstone Call

• Attend: Capstone Call (30:00)