Caldeira a Vapor: Câmara de Combustão & Grade da Caldeira
O que é Combustão?
Combustão é um processo químico durante o qual o oxigênio se combina com diferentes elementos do combustível. Durante essa combinação, uma quantidade definida de calor é produzida por unidade de massa do elemento combustível, dependendo do elemento com o qual o oxigênio se combina. Os elementos que participam no processo de combustão são oxigênio, hidrogênio, carbono e enxofre.
Existem vários outros elementos no combustível (carvão) que participam no processo de combustão, como ferro, silício, etc. Eles geralmente existem em pequenas quantidades e são classificados como impurezas do combustível. Essas impurezas produzem certos resíduos durante a combustão do carvão e permanecem na forma de cinzas e armazenadas no poço de cinzas do forno da caldeira a vapor forno da caldeira a vapor, após a combustão. A combustão do combustível, incluindo o carvão, requer três estágios para ser concluída.
A absorção de calor para elevar a temperatura do combustível ao ponto de ignição.
A destilação e queima dos gases voláteis.
Combustão do carbono fixo.
Quando o carvão é alimentado no forno da caldeira em forma pulverizada, a temperatura do carvão é primeiro elevada ao seu ponto de ignição. As matérias voláteis do carvão, também chamadas de hidrocarbonetos, como gás de pântano, alcatrão, piche e nafta, são separadas do carvão e expelidas na forma gasosa. Esses gases então se combinam com o oxigênio do ar, que é fornecido através da cama de combustível (carvão) quente do forno da caldeira a vapor.
Após os hidrocarbonetos serem expelidos do carvão, o carbono sólido se une com o oxigênio do ar e forma monóxido e dióxido de carbono. Quaisquer substâncias do carvão que não sejam combustíveis caem através da grade para o poço abaixo do forno da caldeira a vapor na forma de cinzas.
Para o processo de combustão, deve-se fornecer ar suficiente no forno.
Geralmente, aproximadamente 12 libras de ar são necessárias para completar a combustão de uma libra de carvão. Mas na prática, duas vezes ou mais dessa quantidade de ar é fornecida no forno por meio de pressurização forçada, pois as condições ideais de combustão não podem ser alcançadas na prática. É sempre bastante difícil fornecer ar uniformemente a todas as partes do forno da caldeira a vapor.
Por outro lado, não deve ser fornecido muito ar ao forno. Se o ar for fornecido em uma taxa muito maior do que a especificada, pode haver a chance de expulsar os gases de hidrocarboneto antes que o processo de combustão seja concluído. Portanto, o ar deve ser fornecido ao forno em uma taxa alta, mas controlada.
O principal design e operação do forno da caldeira é obter a combustão com mínimo de fumaça. A combustão sem fumaça é preferida principalmente por duas razões,
A fumaça é a principal causa da poluição do ar.
A fumaça é um indicativo de combustão incompleta. Os gases visíveis não queimados aparecem na forma de fumaça.
O princípio da combustão completa é bastante simples, mas nem sempre é possível realizá-lo no forno da caldeira a vapor. Introduzir carvão no forno da caldeira, elevar a temperatura ao ponto de ignição e fornecer ar suficiente para a combustão pode não ser suficiente para uma combustão bem-sucedida. Há outro fator que deve ser levado em conta durante o projeto de um forno.
É igualmente importante misturar o ar com os gases combustíveis de maneira adequada, e isso deve ser mantido em uma temperatura suficientemente alta durante o processo. Quando carvão betuminoso fresco é queimado na cama de combustível do forno da caldeira, os gases combustíveis são expelidos e uma grande parte deles permanece inqueimada e é levada pela chaminé se o ar não for misturado adequadamente com eles.
Existem muitos processos de mistura de ar desenvolvidos para o forno da caldeira a vapor. Um dos métodos populares de forno da caldeira é fornecer uma câmara de combustão revestida de tijolos refratários de tamanho adequado com vedações apropriadas para misturar corretamente os gases com o ar, a introdução de ar suficientemente aquecido na combustão para consumir os gases combustíveis antes de atingirem a superfície de aquecimento da caldeira.
Construção do Forno da Caldeira
Para uma combustão bem-sucedida, um forno da caldeira tem algumas partes essenciais em sua construção, como
Uma grade para suportar o combustível (carvão).
Câmara de combustão – onde ocorre a combustão Meios de fornecimento de ar fresco.
Um poço de cinzas para coletar e capturar os resíduos do combustível durante a combustão.
Grade do Forno da Caldeira
Uma grade é fornecida no forno da caldeira a vapor para suportar o combustível sólido no forno. A grade é projetada de tal forma que também permite a admissão de ar no combustível sólido para a combustão.
As aberturas da grade não devem ser tão grandes a ponto de permitir que partículas de combustível não queimadas caiam através delas, e, por outro lado, essas aberturas não devem ser tão estreitas a ponto de obstruir a passagem de quantidade suficiente de ar através do combustível.
Fogão e Câmara de Combustão do Forno
Fogão da caldeira a vapor é o local logo acima da grade e a câmara de combustão é a extensão deste, onde ocorre a combustão dos hidrocarbonetos voláteis. O calor produzido pela combustão é absorvido pela superfície da caldeira a vapor no topo da câmara de combustão. Diferentes paredes de tijolos refratários e vedações são fornecidas na câmara de combustão para a mistura adequada de ar com os gases combustíveis.
Poço de Cinzas
Poço de cinzas da caldeira a vapor é uma câmara fornecida abaixo da grade para capturar os resíduos (cinzas) do fogo acima. O poço de cinzas também funciona como uma câmara de fornecimento de ar através da grade. Deve haver altura suficiente entre o piso inferior do poço de cinzas e a grade para dar espaço suficiente de ar. Na prática comum, o piso do poço é inclinado para a frente, para facilitar a remoção das cinzas.
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