NR - 14 Fornos

1. Introduo

Na indstria de petrleo e petroqumica, diversas fases do seu processamento, o produto que est sendo processado precisa ser aquecido antes de entrar na torre ou reator (processamento mais rpido).

Para prover este aquecimento so utilizados fornos, que utilizam o calor gerado pela queima do gs ou leo combustvel (normalmente).

Fornos so equipamentos destinados ao aquecimento de materiais, com vrios objetivos: cozimento, fuso, calcinao, tratamento trmico, secagem, etc,

A funo principal do forno qualquer que seja o trabalho executado, transferir ao material o calor gerado pela combusto, com a mxima eficincia, uniformidade e segurana.

Um forno , basicamente, um trocador de calor que usa os gases quentes da combusto para elevar a temperatura de um fluido circulando atravs de uma serpentina instalada dentro do forno. Alguns fornos simplesmente entregam o fluido em uma temperatura predeterminada para o prximo estgio do processo de reao. Outros promovem reaes no fluido enquanto ele flui pelos tubos da serpentina. Os fornos so usados em todos os processos que envolvem hidrocarbonetos e indstrias qumicas como refinarias, plantas de gs, petroqumicas e refinarias de leo combustvel. A maioria das unidades de operao requerem um ou mais fornos como pr-aquecedores do fluido de processo, fornos de craqueamento, vaporizador do fluido de processo, forno de leo cru ou forno reformador. Os combustveis para os fornos incluem desde produtos finais da refinaria como o gs combustvel at o leo pesado tido como resduo.

2. Tipos

a. Horizontais

b. Verticais

c. Mistos

Os fornos a combusto so os mais usados e sua classificao baseia-se no relacionamento entre o combustvel, os produtos da combusto e material em processamento.

Os fornos podem ser classificados por meio de vrios critrios:

1. Fornos nos quais o combustvel e o material esto misturados na mesma cmara, tais como o forno cubil e o alto-forno.

2. Fornos em que o combustvel e o material esto em cmaras separadas e os gases da combusto no tm contato com o material, como a muflas e os fornos com cadinho.

3. Fornos nos quais o combustvel e o material esto em cmaras separadas mas os gases da combusto tm contato com o material, como os fornos intermitentes e os contnuos. Esse grupo de fornos abrange o maior nmero de fornos industriais.

Tipos de concepes de Fornos Industriais

Existe uma grande variedade de concepes de projeto de fornos, o que explicado pelo fato de um projeto de um forno ser feito por encomenda para atender condies de processo especficas.

Forno Cilndrico Vertical sem Conveco

Concepo de baixa eficincia trmica onde os tubos so dispostos verticalmente ao longo da superfcie cilndrica da cmara de radiao. Esta concepo restrita, normalmente, a fornos de baixa carga trmica (menor que 5.106 BTU/h)1 , fornos de operao intermitente ou quando o custo do combustvel extremamente baixo. A queima vertical de baixo para cima.

Forno Cilndrico Helicoidal sem Conveco

Concepo onde a serpentina de tubos tem a forma helicoidal e fica disposta ao longo da superfcie cilndrica da cmara de radiao. Esta concepo , normalmente, adotada para os fornos de partida. Tambm restrita, normalmente, a fornos de baixa carga trmica (menor que 5.106 BTU/h), fornos de operao intermitente ou quando o custo do combustvel extremamente baixo. A queima vertical de baixo para cima

Forno Cilndrico Vertical com Conveco

Concepo onde os tubos so dispostos verticalmente ao longo da superfcie cilndrica da cmara de radiao. A zona de conveco com serpentinas de tubos horizontais fica montada imediatamente acima da seo de radiao. Esta concepo resulta em fornos de eficincia relativamente alta e que ocupam pouco espao fsico. Aplicvel, normalmente, para alguns servios com carga trmica na faixa de 10. 106 a 200.106 BTU/h. A queima vertical de baixo para cima.

3. Partes

a. Serpentinas de aquecimento

b. Fornalhas

c. Estrutura Refratrios

d. Equipamentos auxiliaries

e. Chamin

Um forno composto por uma cmara inferior, denominada de cmara de radiao, uma regio superior, denominada de zona de conveco, a chamin dos gases de combusto e o sistema de combustveis que suprem gs ou leo combustvel para os queimadores

Na cmara de radiao instalada parte da serpentina de processo e onde queimado um combustvel atravs dos queimadores. Recebe esta denominao porque a transferncia de calor se d basicamente por radiao dos gases de combusto resultantes da queima do combustvel. A zona de conveco , normalmente, uma caixa de base retangular montada acima da cmara de radiao onde so instaladas a outra parte da serpentina de processo e as serpentinas de outros servios, tais como: gerao de vapor dgua, superaquecimento de vapor dgua, etc., com o objetivo de aumentar a eficincia do forno. Recebe esta denominao porque o calor dos gases de combusto transferido para as serpentinas de tubos basicamente por conveco. A chamin um trecho cilndrico montado normalmente acima da seo de conveco, atravs do qual os gases de combusto so lanados para a atmosfera.

Chamin- Funo: descarregar os gases de combusto e provocar a tiragem

Podem ser de: tijolo, concreto ou ao

4. Procedimentos para acendimento e desligamento

Preparao para partida do forno (acendimento)

Parada de emergncia

Problemas operacionais

Outros termos: Shut down, Purga,Steam out,Ramonagem

Violao da densidade colorimtrica (MA)

5-Equipamentos auxiliares

Alguns equipamentos pertencentes composio de um forno industrial merecem uma explicao mais detalhada para que se possa entender perfeitamente o funcionamento completo de um forno. Estes equipamentos so chamados de equipamentos auxiliares e sero detalhados a seguir. : Queimadores

So equipamentos responsveis pela liberao de calor necessrio para as diversas serpentinas de um forno, atravs da combusto de um ou mais combustveis

Quanto ao tipo de combustvel, os queimadores classificam-se em: Queimadores para combustveis gasosos Queimadores para combustveis lquidos Queimadores para queima mista (leo e/ou gs)

Sopradores de Fuligem

A queima de leos combustveis e o uso de tubos com superfcies estendidas nas serpentinas da seo de conveco resultam no acmulo de fuligem nos referidos tubos, provocando uma reduo na eficincia trmica dos mesmos

Preaquecedores de ar de combusto

Uma das maneiras normalmente adotadas para o aumento da eficincia trmica global de um forno o preaquecimento do ar de combusto. Este preaquecimento feito atravs de equipamentos onde o calor transferido dos gases de combusto para o ar de combusto, reduzindo a temperatura de sada dos gases na chamin, o que promove aumento da eficincia trmica.