Introdução básica ao queimador

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Este tópico foi editado pela última vez por lyyifeng em 30/03/2016, às 11:49. O queimador, como dispositivo eletromecânico altamente automatizado, pode ser dividido em cinco sistemas, de acordo com as funções que desempenha: sistema de alimentação de ar, sistema de ignição, sistema de monitoramento, sistema de combustível e sistema de controle elétrico. 1. Sistema de alimentação de ar: A função do sistema de alimentação de ar é fornecer ao compartimento de combustão um fluxo de ar com determinada velocidade e volume. Seus componentes principais são: gabinete, motor da ventoinha, roda da ventoinha, tubos de ar, controlador de válvulas de ar, placas de regulação das válvulas de ar e disco de difusão. Carcaça: é o suporte de instalação das diversas partes do queimador e o componente principal do canal de entrada de ar fresco. Do ponto de vista da aparência, podem ser divididos em dois tipos: de tipo caixa e de tipo canhão. Os queimadores de tipo caixa geralmente possuem uma cobertura feita de material injetado, e sua potência costuma ser baixa. Já os queimadores de alta potência geralmente têm um corpo separado, sendo, na maioria dos casos, do tipo canhão. Os materiais utilizados na construção do invólucro são, geralmente, ligas leves de alta resistência, em forma de peças fundidas. Motor da turbina: fornece energia principalmente para o funcionamento da roda da turbina e da bomba de óleo de alta pressão; alguns queimadores utilizam um motor separado para alimentar a bomba de óleo. Alguns queimadores de baixa potência utilizam motores monofásicos, com potência relativamente pequena. A maioria dos queimadores, por sua vez, utiliza motores trifásicos; o motor só consegue fazer com que o queimador funcione corretamente quando gira na direção correta. Rolo do ventilador: gera uma pressão de ar suficiente por meio de rotação em alta velocidade, a fim de superar a resistência do forno e da chaminé, e para fornecer ar suficiente à câmara de combustão, atendendo às necessidades da queima. É composto por rodas cilíndricas com pás dispostas em um determinado ângulo de inclinação. O material utilizado para sua fabricação é, geralmente, aço ligado leve e de alta resistência; também existem produtos feitos por injeção plástica. Todos os rotores de ventilador que atendem aos padrões exigidos possuem um bom equilíbrio dinâmico. Cano de ar da pistola de ar: tem a função de direcionar o fluxo de ar e estabilizar a pressão do ar; também faz parte do canal de entrada de ar. Geralmente, possui uma flange externa que se conecta à abertura do forno. Seus materiais de composição são, geralmente, aços ligados de alta resistência e resistentes a altas temperaturas. Controlador de válvula de ventilação: é um dispositivo de acionamento que controla a rotação da barra de fechamento da válvula por meio de conexões mecânicas. Geralmente, existem dois tipos de controladores: o controlador acionado por hidráulica e o controlador acionado por motor servo. O primeiro funciona de maneira estável e não costuma apresentar falhas, enquanto o segundo oferece controle preciso, com variações suaves no fluxo de ar. Placa de controle da ventilação: Sua função principal é regular o tamanho do canal de entrada de ar, a fim de controlar a quantidade de ar que entra. Seus materiais de composição são injeção plástica e liga metálica; as divisórias feitas por injeção plástica geralmente são de formato único, enquanto as divisórias feitas de liga metálica podem ter várias configurações, como uma única peça, duas peças ou três peças. Disco de difusão: Sua estrutura especial é capaz de gerar um fluxo de ar rotativo, o que ajuda na mistura adequada entre ar e combustível. Além disso, ele também tem a função de regular a quantidade de ar secundário. 2. Sistema de ignição: A função do sistema de ignição é acender a mistura de ar e combustível. Seus componentes principais são: transformador de ignição, eletrodos de ignição e cabos de alta tensão para a ignição. Transformador de ignição: é um componente de conversão que gera uma tensão de alta voltagem. A tensão de saída geralmente é de 2×5KV, 2×6KV ou 2×7KV, enquanto a corrente de saída fica entre 15 e 30mA. Eletrodo de ignição: Converte a energia elétrica de alta tensão em energia luminosa e térmica por meio de descarga de arco, a fim de acender o combustível. Geralmente, existem dois tipos: monobloco e modular. Cabo de alta tensão para eletricidade: sua função é transmitir energia elétrica. 3. Sistema de monitoramento: A função do sistema de monitoramento é garantir o funcionamento seguro do queimador. Seus componentes principais incluem detectores de chama, detectores de pressão e termômetros de monitoramento. Monitor de chama: sua principal função é monitorar a formação da chama e gerar sinais para informar o controlador programável. Existem principalmente três tipos de detectores de chama: resistores fotoelétricos, sensores de luz ultravioleta e eletrodos de ionização. A. Resistor fotossensível: É utilizado principalmente em queimadores de óleo leve e óleo pesado. Sua função e princípio de funcionamento são os seguintes: o resistor fotossensível está conectado a um relé de chama com três contatos. A resistência do resistor fotossensível varia conforme a quantidade de luz que ele recebe. Quanto mais luz for recebida, menor será a resistência. Quando a tensão aplicada aos dois extremos do resistor fotossensível permanece constante, a corrente no circuito aumenta. Quando a corrente atinge um certo valor, o relé de chama é ativado, permitindo que o queimador continue funcionando. Quando o fotore resistor não detecta luz suficiente, o relé de chama não funciona e o queimador para de operar. Os resistores fotossensíveis não são adequados para queimadores a gás, pois a chama gerada durante a combustão do gás não é suficientemente brilhante. B. Eletrodo de ionização: usado principalmente em queimadores a gás. O controlador programável fornece uma tensão de 220V ao transformador de ignição. Uma das duas linhas de alta tensão de saída é conectada ao terra, enquanto a outra é conectada ao eletrodo de ignição. A descarga entre o eletrodo e o terra gera faíscas elétricas, que acendem a mistura de gás e ar. O controlador programável também fornece energia aos eletrodos de ionização. Se não houver chama, o fornecimento de energia aos eletrodos é interrompido. Se houver chama, o gás é ionizado devido à sua própria alta temperatura. A corrente de íons flui entre os eletrodos, a chama e a cabeça de combustão. Essa corrente de íons é retificada em corrente contínua e, por meio do invólucro do queimador conectado ao terra, chega ao relé da chama, fazendo com que este funcione corretamente, garantindo assim o bom funcionamento posterior do queimador. Se o eletrodo de ionização sofrer um contato com o terra, a corrente gerada será alternada e não contínua; nesse caso, o relé de chama não funcionará, e o controlador será travado. Além disso, a corrente de ionização e a corrente de ignição passam pelo mesmo circuito de aterramento. Como a corrente de ignição é muito mais intensa que a corrente de ionização, se as duas correntes fluírem em direções opostas, a corrente de ionização será bloqueada pela corrente de ignição. Isso faz com que, após a formação da chama, o queimador fique desligado. Esse defeito pode ser compensado através da conexão inversa do transformador de ignição. Ao conectar os fios de maneira inversa, a direção da corrente alternada no transformador de ignição muda 180°, o que faz com que a direção da corrente de ignição também mude 180°. Dessa forma, as duas correntes fluem na mesma direção, e o defeito acima é superado. Além disso, a instabilidade da chama na região de ionização também pode causar o desligamento do queimador enquanto a chama ainda está ativa. Isso pode acontecer devido a uma proporção inadequada entre ar e gás; isso pode ser resolvido ajustando a quantidade de ar ou de gás. Também é possível que haja uma distribuição irregular do ar e do gás no bico de combustão; nesse caso, a solução é ajustar a posição do bico de combustão. C. Olho eletrônico de raios ultravioleta: Geralmente utilizado em queimadores para uso com óleo e gás. Esse dispositivo consegue detectar apenas os raios ultravioletas presentes na chama (faixa de espectro de 190 a 270 nanômetros). O tubo UV não reage à luz emitida pelos materiais refratários presentes no forno, nem à luz normal ou às emissões luminosas dentro do forno. A vida útil do tubo UV, em condições de temperatura ambiente inferior a 50°C, é de aproximadamente 10.000 horas. Temperaturas ambientais muito altas afetam negativamente sua vida útil. Se receber uma quantidade suficiente de raios ultravioleta, poderá gerar uma corrente elétrica. Com amplificação adequada, essa corrente pode fazer com que um relé se feche. Se a carga da tubulação UV se esgotar, mesmo na ausência de raios ultravioleta, ela continuará a indicar que há raios ultravioleta presentes. Para superar esse problema, antes de cada partida, o controlador aplica uma tensão adequada em suas extremidades. Dessa forma, mesmo quando a carga se esgota, o sinal emitido indica simplesmente que não há chama, e o controlador para de funcionar imediatamente. Para verificar o desempenho do sensor UV, após a ignição, ele deve ser retirado de seu local por pelo menos um minuto. Quando o sensor UV é removido, não é mais possível detectar os raios ultravioleta emitidos pela chama; consequentemente, o relé correspondente é desligado e o queimador para de funcionar. Mesmo uma pequena quantidade de sujeira oleosa pode bloquear o caminho dos raios ultravioleta até o fototubo, fazendo com que os componentes internos não recebam quantidade suficiente de raios ultravioleta e, assim, não consigam funcionar. Portanto, o fototubo deve ser completamente limpo. O tubo UV não responde à luz solar ou à luz de lâmpadas comuns. Sua sensibilidade pode ser verificada por meio de uma faísca gerada entre os dois eletrodos de um transformador de ignição comum ou de uma chama. Para garantir o funcionamento adequado do queimador, sua corrente elétrica deve ser estável, não podendo ser inferior à corrente exigida pelo controlador programável. Essa corrente pode ser medida com um micrômetro de corrente, e seu valor não deve ser inferior ao do monitor de pressão. Geralmente, é utilizado em queimadores a gás, sendo responsável pelo monitoramento da pressão alta e baixa do gás, bem como da pressão do ar. Se o queimador for usado em caldeiras a vapor, também há necessidade de monitoramento da pressão do vapor. Monitor de temperatura: tem como principais funções o monitoramento e controle da temperatura dos gases de escape, o monitoramento e controle da temperatura do combustível (óleo pesado), bem como o monitoramento e controle da temperatura da água do sistema e da água utilizada como meio de transmissão. 4. Sistema de combustível: A função do sistema de combustível é garantir o fornecimento do combustível necessário para a queima no queimador. O sistema de combustível do queimador a combustível consiste principalmente em: tubulações e conexões de óleo, bomba de óleo, válvulas eletrônicas, bocais de injeção e pré-aquecedor de óleo pesado. Os queimadores a gás possuem, principalmente, um filtro, um regulador de pressão, um conjunto de válvulas eletromagnéticas e um conjunto de válvulas eletromagnéticas para acendimento. Tubulações e conexões: usadas para transportar combustível. Bomba de óleo: Mecanismo que gera óleo sob pressão, com uma pressão de saída geralmente acima de 10 bar, a fim de atender às exigências de nebulização e volume de injeção. Existem dois tipos: de saída em um único tubo e de saída em dois tubos. Alguns bombas de óleo dos queimadores estão conectadas em mesma eixo que o motor do ventilador, enquanto outros possuem um motor de bomba de óleo separado. As bombas de óleo mais comuns são do tipo J, E e TA, sendo adequadas para sistemas de óleo com tubo único e duplo. Dentro das bombas de óleo, existem filtros, válvulas de regulação de pressão e válvulas de fechamento. O filtro serve principalmente para proteger o mecanismo de transmissão. O filtro da bomba do tipo E possui malhas maiores; quando o filtro se obstrui, isso pode causar um vácuo excessivo. É necessário limpar o filtro regularmente. Após a limpeza ou substituição do filtro, é essencial garantir que a tampa da bomba esteja bem selada. Antes de entrar em funcionamento, a bomba de óleo deve ter o óleo injetado pelo tubo de alimentação, do lado de sucção, até o orifício de transbordamento da bomba. Caso contrário, a bomba pode ser danificada devido a um funcionamento sem óleo. A resistência de sucção na entrada da bomba de óleo não deve exceder 0,4 bar, enquanto a pressão na saída geralmente fica entre 10 e 24 bar. A pressão máxima de fornecimento de óleo para as bombas do tipo J é de 20 bar, enquanto para as bombas dos tipos E e TA, a pressão máxima é de 40 bar. A temperatura máxima de fornecimento de óleo é de 90°C. Válvula eletromagnética: usada para controlar a abertura e fechamento do circuito de óleo, sendo na maioria das vezes válvulas de dois ou três vias. Bocal: Sua função principal é atomizar as gotas de óleo. Os principais parâmetros da boquilha de injeção são o ângulo de injeção (30°, 45°, 60°, 80°), o modo de injeção (sólido, oco, semicóncavo) e a quantidade de combustível injetado. Sob a mesma pressão, um bico com menor volume de injeção oferece um melhor efeito de nebulização. Os bicos de óleo mais comuns são os bicos de atomização mecânica simples e os bicos de atomização mecânica com retorno de óleo. Os primeiros possuem estrutura simples, sistema simplificado e são também mais confiáveis; são geralmente utilizados em queimadores com carga menor. Já os segundos têm estrutura e sistema mais complexos, mas oferecem melhores características de ajuste, sendo adequados para situações em que a carga do caldeirão precisa ser ajustada em grandes intervalos. As bocas de nebulização de máquinas simples possuem dois tipos: com ranhuras tangenciais e com orifícios tangenciais. No primeiro caso, o ângulo de nebulização é maior e as partículas formadas são menores. Pré-aquecedor de óleo pesado: Equipamento específico dos queimadores de óleo pesado, utilizado para aquecer o óleo até uma determinada temperatura, reduzindo sua viscosidade e, assim, melhorando o efeito de nebulização do óleo. Seu dispositivo de controle de temperatura está interligado ao circuito de controle do queimador. Filtro: Sua função é impedir que impurezas entrem no conjunto da válvula eletromagnética e no queimador. Regulador de pressão: Sua função principal é reduzir e estabilizar a pressão. Geralmente é utilizado em sistemas de fornecimento de gás a alta pressão, sendo que a pressão na entrada não pode ser inferior a 100 mbar. Grupo de válvulas eletromagnéticas: Geralmente, é composto por válvulas eletromagnéticas de segurança e válvulas eletromagnéticas principais. Existem versões separadas e integradas; nas versões integradas, geralmente há também uma válvula reguladora de pressão e uma tela de filtragem. Válvulas eletromagnéticas de segurança são geralmente do tipo de abertura e fechamento rápidos. A válvula eletromagnética principal é geralmente de dois estágios, e existe a versão de abertura e fechamento rápidos e a versão de abertura e fechamento lentos. Detector de vazamento em válvulas eletromagnéticas: sua função é verificar se o fechamento do conjunto de válvulas eletromagnéticas é adequado. Geralmente é usado em queimadores com potência superior a 1400 kW. Grupo de válvulas eletromagnéticas de acionamento: geralmente é composto por uma válvula esférica manual, um regulador de pressão e válvulas eletromagnéticas. Usado principalmente em queimadores de alta potência. Onde: 1 – Válvula manual; 2 – Filtro; 3 – Regulador de pressão; 4 – Interruptor de pressão; 5 – Válvula eletrônica; 6 – Detecção de vazamentos; 7 – Regulador de equilíbrio de pressão entre ar e gás; 8 – Bocal; 9 – Regulador de fluxo de ar; 10 – Bomba de ar; 11 – Válvula de ignição. Sistema de fornecimento de combustível: Sistema de fornecimento de gás: 5. Sistema de controle eletrônico: O sistema de controle eletrônico é o centro de comando e coordenação de todos os sistemas acima mencionados. O principal componente de controle é o programador. Para cada tipo de queimador, existe um programador diferente. Os programadores mais comuns são as séries LFL, LAL, LOA e LGB. A principal diferença entre eles está no tempo necessário para cada etapa do processo de combustão.