Trecho: White paper - Fatores de influência e parâmetros de medição para sistemas de queimadores e caldeiras e sua importância para otimizar a eficiência e as emissões

Geração de calor em sistemas de queimador e caldeira

Boiler system

Os sistemas de caldeiras fornecem a energia térmica necessária para geração de energia, aquecimento de edifícios, fabricação de cimento e vidro e muitas outras aplicações industriais. Com combustíveis como carvão, óleo ou gás, eles são capazes de gerar grandes quantidades de energia com boa eficiência geral.

Como grandes quantidades de combustível são usadas para geração de calor e grandes quantidades de gases de combustão surgem da combustão, definir sistemas de caldeira envolve alcançar um alto nível de eficiência junto com as emissões poluentes mais baixas possíveis - especialmente como os níveis de limite de emissão legais para poluentes como NOx, CO e CO₂ estão se tornando cada vez mais rígidos.

Por este motivo, os valores de emissão são determinados durante o comissionamento e manutenção de caldeiras e queimadores, bem como para medições oficiais. O custo-benefício do sistema e a configuração do queimador podem ser avaliados de forma abrangente usando esses dados. É importante conhecer os princípios básicos do processo de combustão e compreender a influência dos parâmetros individuais de medição e controle sobre o desempenho e as emissões de poluentes, a fim de otimizar a eficiência do sistema de caldeira e ser capaz de ajustar as emissões ao legal requisitos.

O processo de combustão em sistemas de queimador e caldeira

Combustion process in the boiler system
Compostos de carbono ou hidrocarbonetos são queimados com o oxigênio do ar para gerar calor em sistemas de caldeira. A combustão ocorre em uma câmara de combustão selada. A energia térmica gerada é transferida para um meio de transferência de calor por meio de um trocador de calor e levada ao seu ponto de destino. Os combustíveis sólidos são queimados em um leito fixo, um leito fluidizado ou em uma nuvem de poeira arrastada, os combustíveis líquidos são pulverizados por meio de um queimador na câmara de combustão como uma névoa e os combustíveis gasosos já estão misturados com o ar de combustão no queimador.
Os demais componentes do sistema garantem o abastecimento e distribuição do combustível, a transferência e dissipação do calor e a descarga dos gases e resíduos da combustão, como cinzas e escórias. A combustão dá origem a numerosas substâncias que são descarregadas da câmara de combustão como gases de combustão. O vapor de água e o dióxido de carbono (CO₂) constituem a maior proporção dos gases de combustão ou de exaustão. Eles surgem como produtos de reação do combustível e do ar de combustão. Dependendo do suprimento de ar, o gás de combustão também contém óxidos de nitrogênio (NOx) ou monóxido de carbono (CO) e componentes do combustível com combustão incompleta. Impurezas nos combustíveis também podem significar que o gás de combustão contém sulfureto de hidrogênio, óxidos de enxofre, ácido fluorídrico (HF) e ácido clorídrico (HCI) e, além disso, fuligem, metais pesados e partículas são freqüentemente encontrados.

Reações químicas durante o processo de combustão

Composição do ar na superfície terrestre
O próprio ar de combustão é composto por várias substâncias. Acima de tudo, contém nitrogênio (N₂) e oxigênio (O₂), uma proporção variável de vapor d'água e traços de dióxido de carbono (CO₂), hidrogênio (H₂) e gases nobres. Com exceção do oxigênio e pequenas quantidades de nitrogênio, esses componentes também podem ser encontrados no gás de combustão.
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