Aula 6 - Fornos 2021

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FORNOS
INTRODUÇÃO
Armazenamento 
matérias primas
Reação Química Separação
Armazenamento 
produtos
Ajuste das condições 
Operacionais
Ajuste das condições 
Operacionais
Ajuste das condições 
Operacionais
INTRODUÇÃO
Fornos
80% do 
consumo de 
energia
20% do 
investiment
o total
➢ Delimitam a operação da unidade;
➢ responsáveis pelo maior número de ocorrências graves em
refinarias;
Fornos
É um equipamento estacionário com o objetivo de transferir calor o fluido de processo usando
a combustão como fonte quente sem permitir a mistura ou contato dos gases de combustão
com a corrente do fluido de processo.
Quando utilizar um forno?
✓ Quando se precisa elevar muito a temperatura de um produto 
✓ Grandes cargas térmicas (quantidade de calor a ser transferida) 
✓ Quando não se dispõe de correntes do processo ou de utilidades suficientes.
Funcionamento básico
❖ Combustão
❖ Tubos
❖ Ar
❖ Seção de radiação
❖ Seção de convecção
Funcionamento básico
O que esperar de um forno?
✓ Operar de forma estável;
✓ Atender a carga térmica do serviço;
✓ Atender ao tempo de campanha (previsto no projeto);
✓ Operar de forma a tolerar variações operacionais (previstas no projeto);
✓ Atender requisitos de eficiência térmica;
✓ Atender requisitos de emissões atmosféricas;
✓ Operar de forma segura tanto do ponto de vista pessoal quanto material.
Mais de um fluido pode ser aquecido!
Características Gerais
Combinação dos Mecanismos de Condução,
Convecção e Radiação
Combustão ocorre na Câmara de Combustão (Ou Zona de Radiação)
Queimadores 
instalados
No Piso
Nas Paredes Laterais
No Teto
Tubos
Nas paredes laterais
No teto da zona de radiação
Nas zonas de convecção
Características Gerais
✓ Devido aos níveis de temperatura requeridos, em geral é necessário o uso
de um ou mais fornos
✓ Os fornos são grandes consumidores de energia, portanto o
acompanhamento de seu desempenho e a garantia de sua continuidade
operacional são fundamentais para a rentabilidade da unidade de processo
Características Gerais
A maioria dos processos de refino
requerem o aquecimento e 
vaporização da carga processada
Classificação
Quanto ao tipo do serviço
Quanto ao arranjo geométrico
Quanto a posição de queima
Quanto ao tipo de tiragem
Quanto ao tipo de serviço
Fornos de 
aquecimento
Simples 
aquecimento
Carga somente líquida
Carga somente vapor
Com mudança 
de fase
Destilação
Refervedores
Hidrocraqueamento, 
hidrotratamento
Quanto ao tipo de serviço
Fornos de 
aquecimento
Com 
reação
Coqueamento retardado
Geração de hidrogênio
Fornos de pirólise
Quanto a aplicação
Fornos de aquecimento
Preaquecedor de Carga 
de Torres Fracionadoras
Refervedor de Torres 
Fracionadoras
Aquecedor de Carga de 
Reatores
Fornos reatores
Fornos Reformadores
Fornos de Craqueamento 
(Pirólise ou UCR)
Quanto a aplicação
Quanto a aplicação
Quanto ao aspecto construtivo
Horizontais
✓ Tubos da serpentina disposta na horizontal tanto na Z.C. quanto na Z.R.;
✓ Grande parte da energia é absorvida por convecção;
✓ Necessitam de grandes áreas;
✓ Indicados para grandes capacidades e para produtos sujos;
✓ altas eficiências mesmo sem sistema de pré-aquecimento de ar;
Fonte: Curso de formação - inspetor de equipamentos, Raimundo Sampaio
Quanto ao aspecto construtivo
Verticais
✓ Tubos dispostos verticalmente tanto na Z.C. quanto na Z.R.;
✓ Serpentinas dispostas ao redor do circulo dos queimadores;
✓ A seção de convecção quando existente é de pequeno porte;
✓ Mais baratos e que requerem menores áreas para instalação;
Quanto ao aspecto construtivo
Verticais – Cilindro vertical (CV) sem seção de convecção
Quanto ao aspecto construtivo
Forno helicoidal
Quanto ao aspecto construtivo
Mistos – com seção de convecção horizontal
✓ Podem ser utilizados em uma ampla faixa de carga térmica – de
médio a grande porte.
✓ Os tubos da radiação podem ser suportados pelo teto ou pelo
piso.
✓ Este tipo de arranjo é compacto, não possuem áreas refratadas
sem tubos e levam a boa simetria para múltiplos passes.
✓ Possuem menor custo.
✓ É muito utilizado em U-HDT
Quanto ao aspecto construtivo
Mistos – com seção de convecção horizontal
Quanto ao aspecto construtivo
Cabine Cabine com altar Caixa com Câmaras de Combustão
Independentes
Forno Cabine
✓ Normalmente utilizado para cargas térmicas médias
até muito altas.
✓ Tipicamente utilizado em unidades de pré-flash, de
destilação atmosférica e a vácuo e desasfaltação.
✓ É também utilizado em unidades de coque, embora
hoje seja menos comum.
Forno Cabine
Forno caixa
✓ Aplicação usual em fornos de destilação a vácuo
Forno caixa
• Semelhantes aos fornos cabine.
• Permitem alocar várias fileiras 
horizontais no teto da radiação 
• Aplicação usual em fornos de 
destilação a vácuo
Outras Classificações
Forno Caixa com Câmara 
Dupla
Caixa com convecção 
lateral
Outras Classificações
Forno Caixa com Câmara Dupla
2 células de radiação com convecção
única –“double fired” – típico forno
moderno de UCR
Outras Classificações
Forno de coque
Outras Classificações
Tubos Horizontais
Com fila única na Radiação
Caixa com
Queimadores Laterais