Cap 6 Fornos e Incineradores

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PROCESSOS INDUSTRIAIS FORNOS E INCINERADORES 
 
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1. Combustão 
 
A combustão é uma reação química, 
exotérmica no qual um material combustível 
(sólido, líquido ou gasoso) se combina com 
um material comburente (oxigênio), liberando 
energia em forma de calor e energia luminosa. 
Para iniciar uma reação de combustão 
precisamos obter o triângulo do fogo, 
representado ao lado. 
Contudo, para que uma reação de combustão 
se mantenha, é necessário que se forme uma 
reação em cadeia que só pode ser mantida 
com a existência da seguinte condição: 
 
Temperatura + Tempo + Turbulência 
 
2. Combustível 
 
Combustível é toda substância que, ao se combinar quimicamente com uma substância 
comburente (normalmente o oxigênio), produz uma reação com desprendimento de 
calor (exotérmica). 
Inúmeras substâncias possuem essas propriedades, entretanto, apenas algumas 
possuem valor comercial para serem considerados combustíveis industriais. 
Normalmente, essas substâncias ou materiais são compostos por elevados teores de 
carbono e por menores porcentagens de hidrogênio (podendo ainda estar combinados 
com oxigênio, nitrogênio e enxofre), denominados de hidrocarbonetos. 
Este processo também pode ser utilizado para a oxidação de compostos inorgânicos 
como por exemplo o gás sulfídrico, que é um gás de odor desagradável porém não 
deve ser utilizado para compostos clorados, devido aos produtos de combustão 
formados. 
 
2.1. Estado físico dos combustíveis 
 
Os combustíveis podem ser obtidos in natura (nos ambientes naturais) ou purificados a 
partir de processos de transformação. Distinguem-se os tipos de combustíveis de 
acordo com o estado físico da substância, podendo ser sólidos, líquidos ou gasosos. 
 
 Sólidos: 
o Exemplos: carvão, carvão vegetal, carvão mineral (hulha), coque de 
petróleo, coque de carvão mineral, madeira, cavaco etc. 
 Líquidos: 
o Exemplos: óleo diesel, gasolina, querosene, álcool, nafta, óleo 
combustível, óleos combustíveis ultraviscosos etc. 
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 Gasosos: 
o Exemplos: gás natural que compreende hidrocarbonetos gasosos, frações 
do petróleo (metano, etano, propano, butano etc.), GLP (derivado do 
refino do petróleo), gás de aciaria (derivado do processo siderúrgico), 
hidrogênio, monóxido de carbono etc. 
 
2.2. Poder Calorífico 
 
É à quantidade de energia liberada na combustão de 1 Kg de combustível, expressa 
em Kcal. Seu valor depende da qualidade do combustível. Os mais ricos, são aqueles 
de maior poder calorífico. Apresentamos abaixo os exemplos mais comuns: 
 
Combustível Poder Calorífico (Kcal/Kg) 
Lenha de eucalipto – umidade 30% 3.160 
Lenha de Eucalipto – umidade 50% 2.260 
Óleo Combustível 10.200 
Bagaço de Cana – umidade 50% 2.200 
 
3. Ar de combustão 
 
O ar é uma mistura de Oxigênio, Nitrogênio, e uma parcela insignificante de outros 
gases. Sua composição é: 
 
 % em Massa % em Volume 
Oxigênio 23 21 
Nitrogênio 77 79 
 
4. Produtos da Combustão 
 
São os gases resultantes da reação do Carbono e Hidrogênio do combustível, com o 
oxigênio do ar. O Nitrogênio que acompanha o Oxigênio não participa da reação, 
misturando-se com os gases resultantes. 
 
C + O2 => CO2 + energia 
 
2H2 + O2 => 2H2O + energia 
 
Chamamos de combustão estequiométrica, aquela em que todo o Oxigênio do ar 
fornecido participa da reação. Nos processos reais de combustão é sempre necessário 
fornecer uma quantidade maior do que a estequiometricamente requerida para que a 
combustão se complete. Temos assim, a combustão com excesso de ar de 10%, 15%, 
30% e assim por diante. 
Quanto mais baixo o excesso de ar, mais eficiente é o processo. O excesso de ar é 
determinado pelas características do combustível, o equipamento utilizado em sua 
queima e da carga relativa no momento da operação. 
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Temos então a seguinte composição dos gases obtidos na combustão:- 
 
 CO2 – resultante da reação do carbono do combustível. 
 H2O – resultante da reação do hidrogênio do combustível. 
 N2 – introduzido junto com o ar de combustão. 
 O2 – Sobra de oxigênio devido ao excesso de ar. 
 
Podemos observar que, quanto menor o excesso de ar utilizado, menor será o teor de 
O2 e maior de CO2. Por isto utilizamos medidores de teor de CO2 e O2 dos gases, como 
forma de aferir o excesso de ar e a qualidade da combustão. 
Existem situações em que a combustão se processa de forma incompleta, produzindo 
CO (Monóxido de Carbono), e partículas muito finas de combustível não queimado, 
caracterizado pela fumaça preta. Deve-se em geral a inadequabilidade do sistema de 
queima para carga e combustível utilizado. 
A qualidade da combustão depende dos seguintes fatores: 
 
 Um sistema de queima adequado ao combustível utilizado, que crie condições 
de obtenção de uma combustão completa, com baixo excesso de ar. 
 Operação bem conduzida, fornecendo uma quantidade de ar não maior que a 
requerida para a boa combustão. 
 O tamanho das partículas de combustível (quanto menor mais facilmente se 
combinam com o ar) 
 A umidade do combustível 
 A quantidade de ar. 
 A quantidade de combustível. 
 A temperatura do ar. 
 A Relação de distribuição entre ar e combustível. 
 
A avaliação da qualidade da combustão começa pela tonalidade da fumaça da 
chaminé: 
 
 Fumaça escura: combustão incompleta. 
 Fumaça transparente: alto excesso de ar. 
 Fumaça cinza: boa combustão. 
 
 
 
Fumaça Escura Fumaça Transparente 
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Existem instalações em que os gases são tratados, antes de serem lançados na 
chaminé, para controle de poluição. Neste caso a fumaça não é visível e sua avaliação 
deve ser feita por meio de aparelhos de medição especiais. 
 
5. Controle da combustão 
 
Em fornos e caldeiras a combustão ocorre de forma “controlada”, atendendo a 
determinados parâmetros relacionados com a temperatura, o tamanho das partículas 
do material, a formação da mistura inflamável e mesmo o posicionamento correto dos 
Queimadores. 
No processo de combustão, a mistura do combustível com o ar é fundamental para a 
performance dos queimadores. Assim, um dos fatores mais importantes para a 
obtenção da melhor mistura entre combustível e oxigênio é, exatamente, o tamanho 
adequado das gotículas. No caso de queima de óleos combustíveis, este processo é 
incrementado na mistura através da sua atomização. 
Atomizar, na prática, significa produzir um spray. Esse processo consiste na subdivisão 
do líquido combustível em gotas suficientemente pequenas para facilitar a formação da 
atmosfera inflamável. Para isso, é preciso controlar, também, a viscosidade do óleo 
pela temperatura, mantendo a sua viscosidade entre 20 a 40 Centistokes. 
Outro fator determinante na atomização é a proporção entre óleo e vapor, uma vez que 
os queimadores são dimensionados para vazões de vapor de cerca de 25% em peso. 
Para garantir uma boa atomização é mais recomendado atuar, na temperatura do óleo, 
para evitar que o excesso de vapor de atomização possa acarretar o apagamento da 
chama por abafamento ou por descolamento. 
A atomização do combustível deverá ser associada, também, com a turbulência do ar 
de modo a promover uma boa mistura do líquido pulverizado com o ar de combustão, 
provocando sua queima total e evitando a formação de fuligem. Esta turbulência é 
obtida pela correta regulagem e posicionamento do difusor e turbilhonador. 
Outro aspecto a ser considerado é a intensa recirculação de chama que, associado ao 
tamanho excessivo das gotículas, promove a formação de depósitos de fuligem no 
queimador, com consequente entupimento dos bicos queimadores. 
 
6. Fornos 
 
Os fornos são equipamentos sujeitos à chama que têm o objetivo de transferir e 
conservar o calor em temperaturas consideravelmente elevadas paraa aplicação em 
diversos tipos de processos que exijam a transformação química ou física por ação do 
calor. Eles têm como finalidade o fornecimento de energia térmica, produzida pela 
queima de combustíveis, ao fluido que circula em uma serpentina de tubos no seu 
interior. 
 
7. Tipos e concepções de fornos 
 
Existe uma grande variedade de concepções de projetos de fornos. Isto pode ser 
explicado pelo fato de que os projetos ou modelos existentes são feitos sob 
encomenda para atender condições de processo específicas. 
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Abaixo apresentamos em corte (vista transversal) alguns dos tipos mais comuns de 
fornos. 
 
Forno cilíndrico vertical 
sem convecção 
Forno cilíndrico helicoidal 
vertical sem convecção 
Forno tipo Cabine 
 
Forno cilíndrico vertical com convecção 
integral 
Forno tipo Caixa 
 
7.1. Fornos verticais 
 
Nestes fornos, os tubos das serpentinas, são dispostos verticalmente, podendo ser de 
forma cilíndrica ou retangular. As concepções também podem ser do tipo: cilíndrico 
vertical sem convecção ou cilíndrico vertical com convecção. 
Nestes tipos de fornos a queima se processa, na maioria dos casos, de baixo para 
cima, sendo o queimador instalado no centro do piso refratário do forno. 
 
 
 
 
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7.1.1. Forno cilíndrico vertical sem convecção 
 
Configura um projeto de baixa eficiência térmica, no qual os tubos das serpentinas são 
dispostos verticalmente ao longo da superfície cilíndrica da câmara de radiação. 
A queima se processa de baixo para cima e os queimadores são dispostos no bloco 
refratário na região do piso da fornalha. 
Esta concepção é muito usual e restrita para fornos de baixa carga térmica e fornos de 
operação intermitente. 
 
7.1.2. Forno cilíndrico helicoidal vertical sem convecção 
 
Neste tipo de forno, a serpentina tem a forma helicoidal e fica disposta ao longo da 
superfície cilíndrica da câmara de radiação, também de baixa eficiência. 
A queima, neste caso, também se processa de baixo para cima e os queimadores 
estão dispostos no bloco refratário na região do piso da fornalha. 
 
7.1.3. Forno cilíndrico vertical com convecção 
 
Nos fornos desse tipo, os tubos das serpentinas são dispostos verticalmente ao longo 
da superfície cilíndrica da câmara de radiação. A seção de convecção apresenta a 
configuração de tubos horizontais, e está montada imediatamente acima da seção de 
radiação. 
Esta concepção resulta numa alta eficiência do forno, conseguindo se obter potências 
térmicas mais elevadas, ocupando menor espaço físico. 
A queima, como nos casos anteriores, se processa de baixo para cima e os 
queimadores são dispostos no bloco refratário, na região do piso da fornalha. 
 
7.2. Forno tipo cabine com tubos horizontais 
 
Esta é uma concepção de forno de alta potência, muito usual em refinarias de petróleo 
e nas petroquímicas. Os tubos são dispostos horizontalmente ao longo da superfície 
interna das paredes laterais e do teto inclinado da câmara de radiação. A seção de 
convecção contém tubos dispostos horizontalmente e está montada imediatamente 
acima da seção de radiação, estendendo-se ao longo do comprimento do forno. 
Os queimadores, em número variável (conforme a potência térmica do forno), são 
dispostos no piso refratário do forno e a chama também se propaga de baixo para 
cima. 
 
7.3. Forno tipo caixa em dupla câmara com tubos verticais 
 
Esta concepção de forno também é muito usual em refinarias de petróleo e indústrias 
químicas e petroquímicas. Neste tipo de forno existem duas câmaras de radiação e os 
tubos são dispostos verticalmente ao longo da superfície interna das paredes laterais e 
do teto inclinado da câmara de radiação. 
A seção de convecção contém tubos dispostos horizontalmente e está montada 
imediatamente acima da seção de radiação, se estendendo ao longo do comprimento 
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do forno. Nesta configuração, os queimadores, em número variável (conforme a 
potência térmica do forno), se distribuem nas paredes refratárias laterais, em ambas as 
câmaras do forno, e a chama também se propaga horizontalmente. 
 
8. Principais componentes dos fornos 
 
Um forno contém diversos tipos de componentes, tais como: a estrutura de 
sustentação, painéis laterais, tetos, materiais refratários e isolantes, tubos da 
serpentina, sopradores de fuligem (ramonadores), chaminé, abafadores e 
queimadores. 
 
8.1. Estrutura e painéis laterais 
 
A estrutura de um forno tem a finalidade de sustentar o peso do forno. Também deve 
ser capaz de manter os demais componentes, apesar do calor produzido. Assim, os 
painéis laterais, além de servirem de apoio aos materiais isolantes refratários, devem 
garantir a estanqueidade do forno e resistir aos esforços devido aos ventos. As chapas 
metálicas que compõem os painéis laterais são de aço-carbono, reforçadas com vigas 
para evitar empenamentos. 
O revestimento interno dos painéis laterais, piso e teto dos fornos é constituído por dois 
tipos básicos de materiais: refratários e isolantes. 
 
8.2. Refratários e isolantes 
 
Tecnicamente, podemos definir um material refratário como aquele, geralmente não 
metálico, que é capaz de suportar temperaturas elevadas sem se deformar (ou fundir), 
desde que seguidas as condições específicas de uso. 
Por outro lado, um material isolante térmico é aquele capaz de dificultar a transferência 
de calor entre duas regiões submetidas a diferentes temperaturas. 
A partir dessas definições podemos perceber que os materiais refratários e isolantes 
são materiais distintos e é impossível obtermos um material com as características 
comuns aos dois. 
Os painéis laterais, o piso e o teto dos fornos são revestidos internamente com 
materiais que têm as seguintes finalidades: 
 
 Redirecionar o calor não absorvido pelos tubos para o interior da câmara de 
combustão; 
 Isolar a câmara de combustão das chapas metálicas externas; 
 Evitar perdas de calor para o exterior; 
 Evitar que os gases de combustão, que normalmente contém gases sulfurosos, 
atinjam a chaparia metálica, onde poderiam provocar corrosão ácida pela 
condensação do vapor d’água presente nos gases de combustão. 
 
Genericamente, para alcançar os objetivos propostos acima, os materiais utilizados 
devem apresentar as seguintes propriedades: 
 
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 Resistência mecânica a altas temperaturas, sem fundir ou quebrar; 
 Resistência a choques térmicos, sem desintegrar ou quebrar; 
 Resistência mecânica, para enfrentar vibrações, expansão e contração da 
estrutura; 
 Resistência à erosão, provocada por partículas finas em alta velocidade, 
presentes nos gases de combustão; 
 Resistência a ataques químicos, pois cinzas contendo óxidos de vanádio e de 
sódio reagem com os materiais refratários, fundindo-os ou fragilizando-os; 
 Baixa permeabilidade aos gases de combustão; 
 Baixa condutividade térmica. 
 
Observando a tabela abaixo, verifica-se que um único material não é capaz de associar 
o conjunto das propriedades citadas, isto é, ele não poderá ser, ao mesmo tempo, 
plenamente refratário e isolante térmico. 
 
Propriedades Refratários Isolantes 
Peso Específico ≥ 1,7 (muito denso) ≤ 1,0 (pouco denso) 
Condutividade Térmica alta baixa 
 
Segundo a tabela, um material para atender a uma elevada resistência mecânica e 
química deverá ser significativamente denso e portanto terá uma elevada condutividade 
térmica, ou seja, não será plenamente isolante. 
Para ter baixa condutividade térmica, o material deverá apresentar uma alta 
porosidade, contudo, materiais porosos não são suficientemente resistentes 
quimicamente para serem usados em contato direto com a face quente dos fornos. 
Isto só será possível através do usocombinado desses dois diferentes tipos de 
materiais, tornando necessária a utilização de uma camada dupla de materiais 
refratários (densos) e materiais isolantes (porosos). 
Quanto à forma de apresentação, os materiais refratários podem ser classificados em: 
 
 Materiais pré-formados ou moldados (tijolos): 
o São materiais cerâmicos que, embora sejam confeccionados em diversos 
formatos, sáo utilizados nos fornos sob a forma de tijolos para 
revestimento de paredes, pisos e chaminés. Este tipo de material é 
especialmente indicado para serviços em altas temperaturas. 
 Materiais moldáveis ou não formados: 
o Estes materiais não apresentam forma física definida, sendo fornecidos 
como materiais plásticos (modeláveis), argamassas, massas de socar, 
concretos refratários e materiais fibrosos tais como mantas ou fibras 
cerâmicas. Podem ser utilizados para conformar estruturas que seriam 
complexas para serem produzidas com tijolos de formato geométrico. São 
especialmente interessantes para reformas e reparos. 
 
8.3. Tubos da serpentina 
 
A serpentina de tubos é um dos itens mais importantes e caros de um forno. Consiste 
em um número de tubos ligados em série por uma conexão de 180º de modo que o 
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mesmo possa ser removido para permitir sua limpeza interna. Todos os tubos da 
serpentina não devem possuir emendas ao longo do seu comprimento. 
Os tubos necessitam de suportes presos às paredes laterais, piso e/ou teto de modo a 
garantir: 
 
 Transmissão das cargas de peso da serpentina para a estrutura do forno, 
minimizando as tensões impostas aos tubos; 
 Livre dilatação térmica da serpentina; 
 Manutenção das distâncias e espaçamentos previstos pelo projeto térmico do 
forno. 
 
Este sistema de sustentação é composto de suportes e guias que, normalmente, estão 
em contato direto com os gases de combustão e, por isso, estão sujeitos a 
temperaturas de operação mais elevadas que a dos tubos, já que não são refrigerados 
pelo fluido em escoamento. 
 
8.4. Tubos da radiação 
 
Os tubos da zona de radiação devem ser sempre lisos de modo a não promover a 
formação de pontos de superaquecimento que acarretariam a falha prematura dos 
materiais. Esses fenômenos podem ocorrer quando há a utilização de tubos com 
superfície estendida em uma região onde as taxas de absorção de calor são muito 
altas. O diâmetro dos tubos oscila de 2” a 10”, em função da vaporização que ocorre no 
interior dos tubos. O comprimento usual é de 12 a 18m para tubos horizontais e 6m 
para tubos verticais. Aço-carbono deve ser utilizado quando a possibilidade de 
corrosão é relativamente pequena. 
 
8.5. Tubos da convecção 
 
A área de troca de calor necessária na seção de convecção é controlada pelo 
coeficiente de película no lado dos gases de combustão que é calculado baseado nas 
características do fluído, na geometria das faces de troca térmica, e nas propriedades 
do fluído. Para aumentar a área de troca de calor por comprimento linear de tubo são 
usados tubos com superfície estendida por aletas ou por pinos. 
Os pinos são utilizados em fornos que queimam óleo combustível, pois há maior 
tendência de formação de fuligem e os tubos pinados são mais fáceis de serem limpos 
do que os aletados. 
Tubos lisos são utilizados apenas na região de transição entre as zonas de radiação e 
convecção, isto é, nas duas ou três primeiras filas da zona de convecção, por estarem 
sujeitos a razoáveis taxas de transferência de calor por radiação. Tais tubos são 
conhecidos como tubos escudos ou de proteção. 
Enquanto na zona de radiação os tubos são espaçados para se conseguir uma melhor 
transferência de calor, na zona de convecção são arranjados mais próximos e em 
disposição triangular, de forma a se obter uma maior velocidade dos gases de 
combustão e, por conseguinte, uma maior transferência de calor. 
 
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8.6. Queimadores 
 
Os queimadores são componentes que têm a função de: 
 
 Liberar combustível e ar para a câmara de combustão; 
 Promover a mistura do combustível com o ar; 
 Permitir condições para a queima contínua do combustível (combustão estável); 
 Pulverizar e vaporizar o combustível (no caso de combustíveis líquidos). 
 
Uma das principais características de um queimador é a faixa operacional na qual 
realiza satisfatoriamente suas funções. Essa faixa pode ser definida pela relação entre 
as vazões máxima e mínima de combustível. Esta razão é uma constante que 
caracteriza cada tipo de queimador, definindo sua versatilidade e campo de aplicação. 
A capacidade máxima de um queimador é limitada pelo descolamento e extinção da 
chama (blow-off), que ocorre quando a velocidade da mistura combustível/ar torna-se 
maior que a velocidade de propagação da chama. 
A capacidade mínima de um queimador é limitada pelo fenômeno conhecido como 
flash-back, resultante do retorno da chama na direção do queimador. Este processo 
ocorre quando a velocidade de propagação da chama é maior que a velocidade de 
propagação da mistura ar/combustível. 
Os queimadores podem ser de dois tipos: 
 
 Simples: queimam unicamente gás ou óleo combustível; 
 Combinado ou misto: podem queimar óleo e/ou gás combustível. 
 
Os componentes principais de um queimador 
são o bloco refratário e o maçarico. 
O bloco refratário é um conjunto de tijolos 
isolantes que forma o conduto por onde a 
chama do maçarico se propaga para a 
câmara de combustão. Possui a finalidade, 
devido ao seu formato, de proporcionar uma 
mistura mais homogênea entre o 
combustível e o ar. Também ajuda na 
ignição do combustível ao receber e 
transmitir o calor da chama, contribuindo 
para aumentar a eficiência da combustão. 
O ar primário é admitido próximo ao bico do 
maçarico em queimadores do tipo simples. 
Na parte inferior do bloco refratário, situam-
se as entradas de ar secundário (portinholas 
e virolas), que são usadas para o ajuste da 
queima e controle do comprimento da 
chama. 
 
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8.7. Chaminé e abafadores 
 
A chaminé é um dos componentes mais importantes da estrutura de fornos em que há 
a queima de combustíveis. 
Suas principais finalidades são: 
 
 Promover a retirada dos gases do interior do forno a fim de manter sob controle 
a temperatura interna no equipamento; 
 Lançar os gases de combustão a uma altura que não traga problemas 
ecológicos na região; 
 Permitir que, por diferença de densidade, os gases, ao subirem, succionem o ar 
para combustão; 
 Manter todo o forno com pressões levemente negativas, a fim de evitar fugas de 
gases através das paredes e consequente aquecimento da estrutura do forno. 
 
A função do abafador da chaminé (dumper) é ajustar o perfil do escape dos gases, 
controlando a remoção, a pressão e, indiretamente, o excesso de ar no forno. 
 
8.8. Sopradores de fuligem (Ramonadores) 
 
Os gases de combustão do óleo combustível, ao passarem pela região de convecção 
(geralmente formada por tubos de superfície estendida do tipo pinado) tendem a deixar 
depósitos que podem prejudicar sensivelmente a transferência de calor. Os principais 
constituintes destes depósitos são enxofre, vanádio, sódio e cinzas (os principais 
responsáveis pela alta taxa de deposição). 
O método mais usual de remover tais depósitos é o uso de jatos de vapor d’água sobre 
a superfície dos tubos. Os tipos de sopradores de fuligem são: 
 
 Rotativo-fixos: 
o Apresentam uma lança com múltiplas perfurações instalada de forma fixa 
na seção de convecção. A lança é uma projeção do soprador, que 
acionada por uma válvula mecânica e um motor de acionamento, gira 
automaticamente, abrindo e fechando uma válvula de suprimento de 
vapor. Este tipo apresenta baixo custo e é normalmente utilizado quando 
a temperatura dos gases é baixa. Seu raio de atuação é de cerca de três 
filasde tubos. 
 Retráteis: 
o Diferem dos anteriores quanto à lança que permanece fora do interior da 
seção de convecção quando não está em uso. A lança é provida de duas 
perfurações de diâmetro maior que as existentes ao longo da lança tipo 
fixo. Apresentam alto custo e maior eficiência que os sopradores fixos. 
Seu raio de atuação é de cerca de quatro filas de tubos. 
 
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9. Incineradores 
 
São equipamentos destinados a promover, de forma adequada e eficiente, a queima 
dos combustíveis. 
 
10. Tipos de Incineradores 
 
Três tipos básicos de equipamentos são utilizados para a incineração de gases e 
vapores: 
 
 Incinerador de chama direta (incinerador térmico) 
 Incinerador catalítico 
 Flare (incineração auto sustentável) 
 
10.1. Incinerador Térmico 
 
Este incinerador consiste basicamente em uma câmara de combustão onde os gases 
ou vapores a serem queimados entram em contato com os gases quentes provenientes 
da queima de um combustível auxiliar. 
A incineração em uma câmara de combustão já existente, na qual existe um outro uso 
principal, como é o caso da utilização de câmaras de combustão de caldeiras, 
enquadra-se como incinerador de chama direta. 
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Os parâmetros operacionais e de projeto dos incineradores térmicos, de ordem prática 
são: 
 
 Tempo de residência na câmara: 0,3 a 2,0 segundos; 
 Temperatura de Operação: 650 a 1.100°c; 
 Velocidade do gás na câmara: 6 a 12 m/s. 
 
10.1.1. Recuperadores de calor 
 
Deve-se utilizar sempre um trocador de calor para diminuir o consumo de combustível 
auxiliar, pois seu custo pode inviabilizar o uso de incineradores térmicos. Abaixo é 
mostrado o fluxo dos poluentes num sistema de incineração com recuperação de calor. 
 
 
Existem dois modelos de Incineradores Térmicos com recuperadores de calor: 
 
 Recuperativo; 
 Regenerativo. 
 
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10.1.1.1. Incinerador Térmico Recuperativo 
 
É o mais comumente utilizado. Este tipo de 
recuperador utiliza o calor dos gases de 
exaustão para pré-aquecer o ar de 
combustão. Integra trocador de calor 
(recuperador) que pode proporcionar 
economia de gás, superior a 30%. Ao 
passar pelo corpo do queimador, o ar de 
combustão começa a ganhar temperatura, 
ao mesmo tempo em que mantém a 
parede externa refrigerada. Segue então 
ao longo do interior do recuperador de 
calor, aumentando sua temperatura. Ao 
mesmo tempo em que o ar de combustão 
é aquecido pela face interna do 
recuperador, os gases quentes residuais de exaustão aquecem a face externa deste e 
posteriormente são descartados para a atmosfera. A reação de combustão do gás com 
o ar pré-aquecido é feita de forma estagiada, obtendo-se grande eficiência e baixo nível 
de poluentes, como monóxido de carbono (CO) e óxidos de nitrogênio (NOx). 
 
10.1.1.2. Incinerador Térmico Regenerativo (Regenative Thermal 
Oxidiers, RTO) 
 
Desenvolvido mais recentemente, consiste de um conjunto de três reatores que 
abrigam um leito de cerâmica abaixo da câmara de combustão onde ocorre a oxidação 
dos solventes. O calor produzido na combustão destes gases é acumulado neste leito 
cerâmico que pré aquece os gases na entrada do equipamento devido a eficiente 
transferência térmica entre os gases de entrada e saída. 
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Este incinerador apresenta diversas vantagens quando comparado ao sistema 
convencional: 
 
 Maior eficiência térmica podendo eliminar quase 100% do VOC’s (o sistema 
convencional elimina em torno de 98%); 
 Economia de combustível em torno de 20 a 30%; 
 Baixa perda de carga através do corpo do queimador e regenerador, mesmo 
operando com o ar de combustão em altas temperaturas; 
 Baixo consumo de energia elétrica do motor do ventilador de ar de combustão. 
 Facilidade de adequação aos sistemas para operação com gás natural ou gases 
de processos. 
 
Abaixo é mostrado uma tabela com as temperaturas utilizadas em incineradores 
térmicos para controle de odor. 
10.2. Incinerador Catalítico 
 
O incinerador catalítico consiste basicamente de uma câmara que contém o 
catalisador, usualmente num suporte cerâmico, que promoverá a oxidação do poluente. 
A incineração catalítica necessita de temperaturas mais baixas quando comparada com 
a incineração com chama direta mas na maioria dos casos há a necessidade de uma 
câmara de pré aquecimento. 
 
Os catalisadores mais comumente utilizados são feitos de metais e óxidos metálicos 
(platina, paládio, rutênio). Ele aumenta a velocidade da reação e não é modificado pelo 
processo de combustão que ocorre, sem chama, em sua superfície. 
PROCESSOS INDUSTRIAIS FORNOS E INCINERADORES 
 
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A temperatura na entrada do leito catalisador está na faixa de 340ºc a 540ºc. A 
eficiência do incinerador catalítico é deteriorada com o tempo de uso e com os gases 
que por ele passam e pode variar desde alguns meses até vários anos. Substâncias 
que entopem o catalisador (resinas) devem ser evitadas. 
PROCESSOS INDUSTRIAIS FORNOS E INCINERADORES 
 
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A principal vantagem do incinerador catalítico sobre o incinerador de chama direta é o 
baixo custo operacional devido a menor quantidade de combustível auxiliar requerida. 
Como desvantagem temos menor eficiência e a disponibilidade do catalisador no 
mercado interno. 
 
10.3. Flare 
 
A palavra de origem inglesa que significa 
chama instável deu o nome a este 
equipamento devido as variações bruscas 
de forma e intensidade em sua chama. 
O Flare é utilizado em diversos tipos de 
plantas industriais tanto on-shore como off-
shore: química, petroquímicas, 
siderúrgicas, aterro sanitários, estações de 
tratamento de esgoto entre outras. 
O flare em uma planta industrial é um 
equipamento pouco divulgado mas de 
fundamental importância para segurança 
do site e do meio ambiente. 
Cada flare tem seu projeto próprio, adaptado às condições a que deverá atender 
enfocando sempre a relação do custo e beneficio e que deve levar em consideração 
uma serie de fatores como sua localização, a área disponível, a velocidade do vento, o 
nível de ruído, a sua posição, a radiação térmica emitida, dentre outros. 
O sistema de flare deve ser visto como o sistema de segurança final nas unidades 
industriais, evitando que, devido a situações de anormalidades, a pressão no interior 
das linhas e equipamentos ultrapassem os valores máximos admissíveis de operação. 
A operação consiste em conduzir gás por uma tubulação vertical, na qual na ponta se 
queima o gás, formando uma chama oscilante de grande intensidade de calor. 
O Flare normalmente é formado por três componentes, a chaminé (stack), o selo (seal) 
e o queimador (tip). O sistema geralmente contém outros elementos adicionais como 
o vaso de separação de liquido (knock-out drum) e o vaso de selagem hidráulica (water 
Seal) e se completa com alguns componentes auxiliares como chama piloto, ignitores, 
retentores de chama, instrumentação de controle, válvulas de segurança e rede de 
alivio de pressão.