Obtendo melhor controle em caldeiras a biomassa - INFOTEC 018

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Informativo Técnico 
 Infotec 018 
 
 
 
Problemas comuns em caldeiras de queima a lenha e cavaco 
 
 
 
Caldeiras industriais geram grande custo 
operacional, impactando na fabricação dos produtos 
nas unidades fabris. Com isso, é de suma 
importância manter alto rendimento da caldeira e 
operá-la dentro dos melhores requisitos, treinar 
pessoal e monitorar periodicamente a queima, a 
qualidade da água e a sua segurança. 
 
A operação de uma caldeira a biomassa é mais 
complexa devido a maior dependência de fatores 
quando comparada com uma caldeira a óleo ou gás. 
 
. Teor de Umidade 
. Qualidade do combustível 
. Dimensões 
. Impurezas 
 
São fatores que influenciam no rendimento e na boa 
operação da caldeira. Os problemas operacionais 
variam de processo para processo, os mais comuns 
são: 
 
. A energia contida por volume de combustível 
pode variar de maneira significativa (kcal/kg), esta 
variação é devida à umidade; 
. As emissões da caldeira acabam limitando a sua 
operação, quanto aos níveis de CO e de material 
particulado; 
. As cargas de vapor para o processo normalmente 
flutuam e, às vezes, sobem repentinamente; 
. A operação das malhas de controle em automático 
nem sempre está implementada ou podem estar 
mal ajustadas; 
. Não há um controle de excesso de ar; 
. Variações bruscas de umidade e impurezas 
minerais no combustível afetam a performance de 
queima. 
 
 
Fora estes problemas que podem ocorrer , podemos 
nos deparar com erros no projeto da caldeira ou do 
sistema de tiragem/exaustão que é muito comum. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivos de Performance 
Para caldeiras de biomassa, o ideal é operar com os 
seguintes parâmetros: 
 
. Reduzir a umidade do combustível para níveis 
mais controláveis , tipo não ultrapassar a 35% de 
umidade; 
. Manter o excesso de ar sob controle a níveis não 
superiores a 70% ou até menos, desde que o teor 
de inqueimados sejam desprezíveis; 
. Ajustar periodicamente as pressões de ar 
primário, secundário e a exaustão, para a 
manutenção dos níveis desejados de excesso de 
ar; 
. Controlar as demandas de vapor (se possível) no 
processo; 
. Manter superfícies de troca limpas, para melhor 
transferência térmica; 
. Em caldeiras que utilizam alimentação manual de 
lenha, abrir a porta o suficiente somente para um 
rápido carregamento; 
. Vedar possíveis entradas de ar falso para a 
fornalha, este ar acaba resfriando a fornalha e 
impede melhor controle da temperatura interna; 
. Evitar fumaça densa na chaminé que é sinal de 
baixa eficiência; 
. Chama escura dentro da fornalha pode ser 
deficiência de oxigênio na mistura, mantenha as 
grelhas limpas e entradas de ar desobstruídas. 
 
 
 
 
 
 
 
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Obtendo melhor rendimento em caldeiras a biomassa 
 
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018 
Regulagem da pressão de fornalha 
A pressão negativa interna da fornalha é 
fundamental ao bom funcionamento e rendimento 
do equipamento. Havendo pressão positiva na 
fornalha que é caracterizada pelo excesso de ar nos 
ventiladores, apresentará sérios problemas ao 
equipamento, tais como: 
. Perda no rendimento 
. Retrocesso de gases e fogo através das portas 
. Retrocesso de cinzas para a caixa de ar 
. Superaquecimento das grelhas 
 
Temperatura dos Gases 
O aparecimento de temperaturas altas na saída dos 
gases de combustão pode ser sintoma de alguma 
anormalidade operacional, dentre as quais: 
. Caldeira esta suja, com deficiência de troca 
térmica; 
. Ocorrência de queda de material refratário, 
mudando caminho preferencial dos gases; 
. Juntas de amianto não dão perfeita vedação; 
. Tamanho de chama maior que o aceitável; 
. Excesso de ar na fornalha, causando aumento de 
velocidade dos gases. 
 
A temperatura dos gases é um indicativo da forma 
pela qual a transferência de calor se processa no 
interior da caldeira. Para obter-se um controle mais 
rigoroso de temperatura o termômetro deverá ser 
fixado através de um orifício, rosqueado na 
chaminé, ou antes do pré-ar. 
 
Tiragem 
Tiragem é o processo pelo qual se garante a 
admissão de ar na fornalha e a circulação dos gases 
de combustão através de toda a caldeira, até a sua 
saída para a atmosfera. A tiragem deve vencer a 
perda de carga do sistema e o exaustor deverá ser 
dimensionado para tal. O controle de tiragem é feito 
através de registros (dampers) colocados nos dutos 
de circulação de gases de combustão, podendo ser 
automático, manual ou por inversores. 
A velocidade do ar no processo de combustão é um 
ponto que deve ser considerado. É possível obter 
uma combustão completa e perfeita e não se obter 
da mesma o melhor rendimento. Não se deve 
esquecer que o contato do calor com o material a 
ser aquecido deverá ter uma duração mínima para 
que esta transferência seja eficiente. 
A tiragem pode influenciar significativamente no 
processo de combustão. 
Quando excessivamente alta ocasiona o aumento da 
velocidade de saída dos gases de combustão, 
portanto, diminui o tempo de troca térmica, fazendo 
com que a temperatura dos gases na chaminé seja 
elevada, outra consequência que podemos ter é o 
arraste das partículas do combustível , antes que as 
mesmas sofram combustão completa. 
 
Quando for baixa pode provocar o abafamento da 
fornalha prejudicando sensivelmente a combustão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Formação de cinzas 
Em uma queima completa a formação de cinzas é 
mínima e quase a totalidade de cinzas que se 
formará será succionada pelo exaustor indo se 
depositar no lavador de gases ou em um 
multiciclone. Uma pequena parte irá se depositar 
atrás da última camada da grelha. 
Esta cinza deverá ser retirada através das portas 
para esta finalidade. Dependendo da umidade do 
combustível esta limpeza deverá ser mais freqüente. 
É recomendável fazer esta retirada para evitar que 
se formem escórias (cinza fundida) que aos poucos 
fecharão as grelhas, não permitindo a entrada de ar. 
 
 
 
 
 
Causas prováveis de formação de escória: 
. Excesso de combustível 
. Insuficiência de ar primário 
. Combustíveis úmidos e com excesso de serragem 
ou resíduos 
 
Algumas espécies de madeiras possuem em suas 
cinzas substâncias que podem se fundir a 
temperaturas mais baixas, causando incrustações do 
lado do gás, formando depósitos sobre as áreas de 
troca ou sobre os refratários. 
 
 
 
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Controle da temperatura de fornalha 
Biomassas mais secas ou densificadas como 
briquetes ou pellets, requerem melhor controle da 
temperatura de fornalha, uma vez que produzem 
maior temperatura de chama, podendo danificar 
grelhas e partes refratárias. Combustíveis mais 
úmidos normalmente produzem chamas mais 
longas e mais fuliginosas. A indicação correta da 
temperatura de fornalha pode ser medida por 
termopares e a sua correta instalação, tipo e 
precisão requerida é muito importante. 
 
 
 
 
 
Manter superfícies de troca térmica limpas 
Com o decorrer da operação, a fuligem e cinzas vão 
sendo arrastadas e depositadas isolando as 
superfícies de troca de calor. Acúmulo de fuligem 
nos tubos causam perdas de calor e de rendimento 
da caldeira. A frequência de limpeza dos tubos é um 
fator determinante para a manutenção de bons 
rendimentos. 
 
 
 
 
A espessura de 5 mm de fuligem sobre o tubo 
representa uma perda de quase 2% de calor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Análise dos gases da combustão 
A observação da chama, da fornalha e da chaminé é 
muito importante para que o operador possa ter o 
sentido do melhor ajuste visual, no entanto, para 
determinar o excesso de ar aplicado, verificar se a 
proporçãodo ar/combustível está correta ou se há 
formação de combustível não queimado, se faz 
necessário a análise do CO2, O2 e CO. 
 
 
 
 
 
Valores satisfatórios para 
 queima de lenha/cavaco * 
 
% CO2 %O2 CO ppm % Exc ar 
11,5 a 14 6,5 a 9 < 500 40 a 70 
*Valores podem variar 
 
 
 
 
Potência térmica nominal (MW) CO (mg/Nm³) 
Até 0,05 6.500 
Entre >0,05 e ≤0,15 3.250 
Entre >0,15 e ≤1,0 1.700 
Entre >1,0 e ≤10 1.300 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Potência Térmica 
Nominal (MW) 
MP 
(mg/Nm³) 
NOx 
(mg/Nm³) 
Menor 10 730 N.A. 
Entre 10 e 30 520 650 
Entre 30 e 70 260 650 
Maior 70 130 650 
 
Limpezas constantes das superfícies de 
troca garantem maiores rendimentos 
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Zetec Tecnologia Ambiental Ltda 
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tecnico@zetecambiental.com.br 
tel. (11) 3807-3858 
Limites de Emissão para poluentes atmosféricos 
Madeira 
CONAMA Nº 382 
 
Limites Máximo para Emissão de CO 
CONAMA Nº 382 
 
 
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