O queimador a gás industrial é o equipamento encarregado de processar a queima de um
combustível (gás ; liquido, sólido) numa fornalha ou câmara de combustão.
Na escolha ou projeto de um queimador alguns dos itens importantes são;
• Boa razão de redução de queima:
representa uma medida da flexibilidade de variação de cargas do queimador.
É definido como sendo a razão entre a liberação máxima de calor e a
liberação mínima de calor.
Um valor comum para queimador de óleo é 3/1, o que significa que o
queimador é capaz de operar no máximo com até 3 vezes a sua capacidade
mínima de liberação de calor.
• Facilidade de operação
• Nível de ruído baixo
• Emissão de SOX e NOX reduzidas.
• Emissão de particulados reduzida
• Baixa necessidade de manutenção.
Queimadores de gases
Tipos de Chama:
As chamas de gás, em processo de combustão contínua, são obtidas através da
descarga contínua dos reagentes pelo bocal ou bocais do queimador; basicamente, estas
chamas são classificadas em chamas de difusão ou chamas pré-misturadas, que por
sua vez, dependendo da velocidade do escoamento podem ser laminares ou
turbulentas.
Chamas de difusão são obtidas ao se realizar descargas de gás combustível e do
comburente (ar ou oxigênio) separadamente na região onde ocorre a combustão.
• Se as velocidades do gás e do comburente forem baixas (baixo número de
Reynolds) a mistura entre o gás, o comburente e os produtos da combustão será
basicamente por difusão, estabelecendo-se portanto uma chama de difusão
laminar. Exemplos; chamas de isqueiro, vela, lampião, fósforo, etc.
• Entretanto se pelo menos uma das velocidades for alta, elevado número de
Reynolds, a mistura entre o gás, o comburente e os produtos da combustão
ocorrerá devido ao transporte macroscópico de massa caracterizando um
escoamento turbulento, formando então uma chama de difusão turbulenta;
exemplos desta chama são os “flares”.
Chamas pré-misturadas são obtidas em queimadores que promovem a mistura dos
reagentes, com teor de combustível dentro dos limites de flamabilidade; antes da
descarga pelo bocal. Dependendo da velocidade de escoamento da mistura, a chama
poderá ser laminar ou turbulenta.
Os reagentes escoam através de bocais, tanto nas chamas de difusão como nas chamas
pre-misturadas e para se obter uma chama estacionária é necessário que, a velocidade
da mistura, onde ocorre a ignição, tenha o mesmo valor da velocidade de propagação da
chama.
A propagação da chama depende da natureza da mistura obtida no escoamento e das
condições de contorno, “paredes do queimador e da câmara de combustão”.
Devido à influência do escoamento na estabilização, dimensão e formato da chama, é
conveniente introduzir alguns conceitos de aerodinâmica do escoamento de jatos de gás
com e sem rotação “swirl”, e a perturbação do jato na presença de obstáculos.
Jatos:
O escoamento de um fluido (gás ejetor) descarregado por um bocal num meio gasoso é
denominado de jato. O gás ejetor arrasta os gases da vizinhança (“gás arrastado”) para o
interior do jato e se expande geralmente em forma de cone como ilustrado na figura
abaixo.
• É importante observar que o jato é composto pela mistura do gás ejetor com o gás
arrastado.
• Nos queimadores industriais a gás, tanto o gás combustível como o comburente podem ser o gás ejetor, formando um jato com mistura reagente.
As principais funções de um queimador são;
• Promover uma boa mistura ar combustível de tal forma que a chama seja estável e
bem conformada.
•Dosar o combustível e o ar em proporções que estejam dentro dos limites de
flamabilidade para ignição e uma queima estável.
•Garantir que não haverá retorno de chama nem descolamento.
•Permitir que o combustível e o oxidante fiquem em contato o tempo suficiente para
ocorrer e completar a reação de combustão.
Tipos de queimadores:
Os queimadores de gases combustíveis podem ser divididos em aspirantes (de prémistura)
e de queima direta.
Nos queimadores de queima direta o gás é injetado puro, diretamente na zona de
combustão, através de bicos com furos de pequeno diâmetro. Estes queimadores
normalmente apresentam baixo ruído, chamas longas e elevada redução de queima
Queimadores aspirantes: nos queimadores aspirantes a maior parte do ar de combustão é
aspirado pela expansão do gás combustível num venturi, onde se misturam o ar e o gás
combustível. Assim o ar primário é apenas função da vazão de gás combustível.
Mistura no bocal do queimador:
Este sistema apresenta uma faixa ampla de operação, com possibilidade de redução da
potência até 1:20; pode aquecer fornos a temperatura de até 1500oC. É utilizado em
qualquer aplicação industrial, assim como; fornos de tratamento térmico, fornos de
aquecimento para forja e caldeiras.
• Em geral estes queimadores são instalados com pedra refratária para estabilizar a
chama
• Não apresentam risco de retorno de chama
• Requerem pressões em torno de
- para o gás 250 - 1500 Pa
- para o ar 1250 - 2000 Pa
Mistura parcial do comburente
Este sistema promove a mistura parcial do combustível e ar primário, dentro dos limites
de flamabilidade, com λ < 0,6, obtida através do ejetor, e a mistura é encaminhada ao
bocal ou bocais do queimador.
• A velocidade usual de descarga da mistura pelo bocal é da ordem de 0,25 a 6 m/s.
• Os queimadores com bocal único, normalmente possuem estabilizador de chama,
cujo princípio é o da recirculação de gases quentes, obtidos com a instalação de
obstáculos, tipo grelha, na saída do bocal.
• à descarga de um jato com mistura rica, λ < 0,6, é necessário uma quantidade
considerável de ar secundário, restringindo a sua utilização para os casos em que
o excesso de ar não é indesejável; e a sua temperatura de operação é inferior a
900oC.
• Apresenta limitação de utilização em câmaras pressurizadas, podendo ocorrer
retorno de chama, em operações inadequadas.
Mistura completa: (mistura próximo da estequimétrica)
Este sistema é utilizado em processos em que se requer controle da atmosfera, e a sua
temperatura de operação com ar pode chegar a 1600oC.
Normalmente é utilizado em trabalhos de acabamento em artigos de vidro, cuja operação
é denominada requeima e que necessita de temperaturas elevadas e aquecimento
localizado em certas regiões da peça processada.
Mistura completa usando misturador mecânico: (mistura próximo da estequimétrica)
Este sistema é análogo ao sistema anterior e é indicado para ser usado em câmara
pressurizada. O sistema pode suprir vários queimadores; e é necessária a instalação de
sistema de segurança, constituído de válvula de retenção e válvula corta chama.
A PS Combustão é especialista no fornecimento de queimadores industriais a gás, dimensionamos o queimador industrial para sua aplicação.
Somos representante da marca de queimadores industriais Baltur.
