Antônio Ricardo
Dandara Alana
Gabriel
Keila Menezes
Leomir Pinho
Operação de Fornos Industriais
Salvador
2010
Antônio Ricardo
Dandara Alana
Gabriel
Keila Menezes
Leomir Pinho
Operação de Fornos Industriais
Trabalho apresentado ao professor Cláudio
Reynaldo da disciplina de Equipamentos
Industriais da turma 5822, turno matutino do
curso de Automação e Controle Industrial.
Salvador
2010
Resumo
Em muitas situações na indústria é necessário aquecer determinados produtos a temperaturas onde o uso de vapores é ineficiente ou perigoso. Para tal função existem os fornos industriais que muitas vezes são projetados e encomendados de acordo com a necessidade do processo em que vão ser operados. Contudo há uma maneira de generalizar a operação dos fornos industriais, especialmente seus processos de partida e parada. Mesmo sendo possível uma generalização as informações sobre operação do equipamento contidas no manual do instrumento são muito importantes para as pessoas que vierem a operar ou controlar um determinado forno.
Sumário
1.0 Introdução
2.0 Importância da operação de um forno
3.0 Partida de um forno
4.0 Operação estável de um forno
5.0 Parada normal e de emergência de um forno
6.0 Conclusão
7.0 Referências Bibliográficas
1. Introdução
Este trabalho tem por objetivo generalizar processos de operação de fornos industriais dando especial ênfase aos processos de partida de parada do referido equipamento, mas não deixando de lado a importância do conhecimento do manual de instrução do equipamento, bem como citar alguns riscos da falha em algum dos referidos procedimentos operacionais; e ampliar o conhecimento dos leitores desta obra acerca de alguns procedimentos operacionais de fornos industriais.
2. Importância da operação de um forno.
Fornos são equipamentos industriais que necessitam de total atenção e cuidado quando operados uma vez que muitos dos erros operacionais cometidos no processo de acender e parar um forno geralmente resultam em tragédias (explosões) que causam prejuízos materiais ou mesmo humanos. Logo importante ter conhecimento do manual do equipamento antes de operá-lo e seguir religiosamente todos os critérios abordados no manual, normas de segurança e cuidados operacionais comuns a todos os fornos. Lembrando que a familiaridade com o equipamento é imprescindível em situações de emergência onde não existe tempo ou condições para ler as instruções do equipamento antes de executar alguma ação nele.
A operação de um forno consiste em manter a temperatura de saída de determinado produto desejado (set point). Para tanto são manipuladas: vazão do fluido do processo que influencia menos diretamente na temperatura do produto; quantidade de combustível queimada, a entrada de ar (comburente) para o forno, a saída dos gases de convecção que influenciam mais diretamente na temperatura e na pressão interna do forno
Antes de se operar um forno é necessário saber com qual combustível estaremos lidando, pois embora ele seja escolhido visando custo benefício, disponibilidade e quantidade de energia liberada em sua combustão ele tem influência direta sobre alguns meios de limpeza dos queimadores ou mesmo da tubulação do combustível ou ainda do formo bem como em alguns detalhes importantes do processo de partida do forno.
Para fornos com queima de dois combustíveis (óleo e/ou gás combustível) a maneira mais segura para se garantir a distribuição uniforme de calor para os tubos é a queima simultânea dos dois combustíveis, procurando distribuir os mesmos em vazões iguais para todos os queimadores.
A eficiência de um forno sofre influencia da quantidade de ar usado para combustão. Para maior eficiência recomenda-se operá-lo com um mínimo de excesso de ar. Por outro lado, a operação com baixo excesso de ar dificulta o controle da combustão, podendo ocorrer, se o ajuste for mal feito, falta de ar, o que leva a combustão incompleta, detectável por chamas fumacentas e de forma instável. Lembrando que a fumaça de saída do forno não deve conter gases e/ou óleos combustíveis.
Os fornos podem ser mais perigosos quando não estão operando do que em operação, a maioria dos acidentes e explosões, com esse equipamento, ocorrem quando os queimadores são acesos. Por isso é necessário conhecer como se trabalham os fornos e seguir as instruções operacionais de partida parada e manutenção e segurança rigorosamente para evitar problemas e fazer com que o processo ocorra com êxito.
3. Partida de um forno.
Colocar um forno em operação é um procedimento delicado e que merece o máximo de atenção possível, pois qualquer erro em uma das etapas necessárias pode resultar na explosão do equipamento ou em outros acidentes industriais. Esse processo é feito de modo a nunca juntar durante os procedimentos três elementos fundamentais para uma explosão grande: combustível,comburente e ignição. É sempre importante ler o manual do equipamento e adotar os métodos para partida presentes nele bem como:
I. Certificar-se de que não existe nenhum material inflamável na câmara de combustão seja combustível ou qualquer outro material.
II. Garantir que o ar só entre no forno pelas passagens destinadas a isso e lacrar as demais com material refratário.
III. Certificar-se que as válvulas individuais dos queimadores estão totalmente fechadas sem falha.
IV. Ajustar os medidores de tiragem.
V. Certificar-se de que o damper (válvula borboleta da chaminé) e todas a demais válvulas que regulam a entrada de ar no forno estejam abertas (para purgar o forno e para a futura combustão que é a queima controlada de um combustível).
VI. Operar os ventiladores da chaminé, caso existam, para auxiliar a purga.
VII. Purgar o forno (tirar impurezas, gasosas ou líquidas de regiões onde são indesejadas para evitar grandes problemas no processo, geralmente feita por injeção de vapor).
VIII. Remover os flanges cegos, e outros acessórios de mesma finalidade, da tubulação de combustível.
IX. Purgar a tubulação de combustível, mas nunca em direção a câmara de combustão.
X. Drenar todo líquido de flare e no tambor (knok out drum) distribuidor de gás até que todo líquido seja drenado.
XI. Acender o maçarico do primeiro queimador e posteriormente a referida parte do forno com cuidado para que a temperatura no interior do forno fique homogênea.
XII. Repetir o processo com os demais queimadores de modo que a chama deles seja bem fraca somente para que não apaguem.
XIII. Liberar entrada de carga que deve ser suficiente para absorver, com segurança, o calor disponível. Destacando que em uma serpentina com mais de um passe, deverá ser garantida a mesma vazão por cada um dos tubos.
XIV. As válvulas de combustível e de entrada de ar devem ser abertas gradativamente, conforme o consumo no interior do forno.
XV. Em caso algum dos queimadores se apagar durante o processo os demais todo o processo de acendimento deve ser retomado, vide recomendações anteriores e manual do equipamento.
XVI. Nunca iniciar a operação dos queimadores de um forno ou qualquer outro procedimento que eleve muito a temperatura no interior do forno sem que haja produto na serpentina.
XVII. Ajustar a abertura do damper para permitir a vazão adequada dos gases de convecção a fim de conservá-los no interior do forno por um pouco mais de tempo otimizando a troca térmica na zona de convecção bem como evitando a entrada de vapores, umidade ou outros gases do meio para o forno.
Conforme o tipo de combustível dos queimadores (óleo ou gás) alguns cuidados diferenciais são adotados antes de se acender os maçaricos e os próprios, além dos existentes no manual e dos citados anteriormente:
· Queimadores a gás:
I. Cortar o vapor do queimador que vai ser aceso certificando-se de que já exista aquecimento suficiente na câmara de combustão para a tiragem.
II. Abrir a válvula geral de combustível mantendo a dos queimadores fechada e revendo se no tambor não há líquido.
III. Fechar a entrada de ar no queimador.
IV. Iniciar o acendimento do forno (ignição).lembrando que se não houver tiragem nesse momento do processo de acendimento o forno pode vir a explodir.
V. Verificar se a tocha foi colocada no local adequado e depois de algum tempo, caso os queimadores não acendam fechar o combustível e investigar as causas.
· Queimadores a óleo:
I. Pré-aquecer a câmara de combustão com gás até determinada temperatura, que veria de forno a forno, antes de queimar o óleo (queimadores a óleo).
II. Limpar os tubos de combustível com vapor (queimadores a óleo).
III. Ajustar a entrada de ar para que a chama não venha a incidir sobre os tubos da serpentina (queimadores a óleo).
IV. Verificar se não há combustível indo para fora da câmara de combustão (queimadores a óleo).
Os queimadores de óleo combustível ou mistos requerem, normalmente, maiores cuidados na operação e manutenção. Se algum dos critérios anteriormente citados for desobedecido, ignorado ou não fiscalizado a conseqüência é quase sempre uma explosão.
4. Operação estável de um forno.
Assim a manipulação da vazão de combustível e da vazão de comburente (que permitem o controle da altura da chama e também da temperatura interna do forno do forno) conciliada à manipulação da vazão da entrada de carga e da saída de gases convectivos (resultantes da combustão) consegue-se alcançar o equilíbrio necessário para que a temperatura do produto de saída fique no set point desejado e a temperatura do forno não exceda o limite para o qual o forno foi construído e tenha o máximo de homogeneidade possível.
Destacando que durante sua operação normal um forno exige um monitoramento tanto rigoroso por questões, sobre tudo de segurança. Logo alguns detalhes como: a diferença de temperatura em cada nível em uma serpentina não deve passar de 5ºC, na câmara de combustão o máximo diferencial de temperatura admitido é 40ºC(esses valores são generalizados, logo, há fornos que tem esses valores diferenciados), dentre tantos outros costuma ser fiscalizados.
Existem fornos onde é possível a mudança de combustível durante sua operação, para tanto são indispensáveis alguns cuidados como:
I. Garantir que o maçarico fique sempre ligado durante a troca.
II. Fechar a válvula do combustível que se quer retirar.
III. Usar vapor de limpeza para fazer a limpeza dos tubos de combustível.
IV. Regular a vazão do outro combustível até a necessidade do processo ser atendida.
5. Parada normal e de emergência de um forno.
Acender um forno é um processo delicado, mantê-lo em operação requer boa observação e tirá-lo de operação normalmente ou emergencialmente também são operações onde deslizes são letais, ou melhor, explosivos.
Parar um forno normalmente consiste em:
I. Diminuir a vazão de carga do forno de modo que o mesmo não seja super aquecido.
II. Diminuir a vazão de combustível.
III. Tirar os queimadores de operação de forma que a temperatura interna fique homogênea.
IV. Cortar todo o suprimento de combustível.
V. Iniciar processos de purga e isolamento conforme especificação do forno.
VI. Esfriar o forno abrindo totalmente a entrada de ar e o damper.
VII. Tirar o produto de carga de circulação.
VIII. Tomar cuidado para nunca tirar o produto de carga enquanto houver fonte de calor no forno.
Caso algum desses passos seja desobedecido o equipamento apresentará séries de danos que virão a comprometer sua estrutura e também sua operacionalidade.
As paradas de emergência geralmente são ocasionadas por problemas operacionais ou comprometimento do próprio equipamento. Cada forno tem suas normas específicas de emergência sendo necessário que as mesmas sejam conhecidas pelos que o operam. Todas as atitudes e ações sugeridas giram em torno da máxima segurança possível dos operadores e do equipamento. Contudo geralmente um dos primeiros procedimentos adotados nesses casos é interromper a combustão o mais rápido possível.
6. Conclusão
Fornos são equipamentos que requerem muita atenção de seus operadores e controladores, pois qualquer deslize ao colocar ou tirar um forno de operação, ou mesmo durante sua operação pode ser letal e explosivo. E por maior que seja o conhecimento de um operador de forno industrial sobre os referidos procedimentos sempre deve ter conhecimento do manual de instrução do equipamento que contém muitas informações e detalhes que fazem grande diferença para operar um forno com segurança.
7. Referências Bibliográficas:
Apostila sobre fornos da Brasken
Apostila de equipamentos estáticos da Petrobrás
Monografia de Marcelo Khouri
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