O documento discute diferentes tipos de combustíveis, incluindo sólidos como carvão e lenha, líquidos derivados do petróleo como óleo diesel e combustível, e gasosos como gás natural. Ele também explica conceitos como combustão, análise de gases de combustão e técnicas de controle de combustão em caldeiras.

1. Combustíveis
Combustível é toda substância, natural ou artificial, na
fase sólida, líquida ou gasosa, capaz de reagir com o
oxigênio do ar, mediante escorvamento, liberando calor e
luz.
Classificação
• Sólido
• Líquido
• Gasoso

2. Combustíveis Sólidos Naturais
São extraídos da natureza e mediante preparação e
tratamento, aplicados diretamente nos geradores de
vapor
• Carvão fóssil
• Turfa
• Linhito
• Hulha
• Antracito
• Lenha

3. Carvão Mineral

5. Carvão Mineral

7. Minas de Carvão

9. Lenha

10. Lenha

11. Combustíveis Sólidos Artificiais
Resultam da intervenção de um tratamento ou
processo industrial que os tornam aptos a serem
utilizados como combustível
• Coque ⇒ Raramente são utilizados na geração de vapor
• Carvão de madeira

13. Combustíveis Líquidos Artificiais
São derivados do petróleo.
Gasóleo: Produto destilado do petróleo, cuja viscosidade
situa-se entre a dos óleos lubrificantes leves e querosene.
Óleo diesel: É um produto pouco mais pesado que o
Gasóleo.
Óleo combustível (Fuel oil)
Resulta do resíduo final líquido da destilação do petróleo.

14. Combustíveis Líquidos

15. Combustíveis Líquidos
APF
Alto Ponto de Fulgor
BPF
Baixo Ponto de Fulgor

16. Combustíveis Gasosos

17. Técnicas de controle de combustão

18. Introdução
• A pressão de vapor deve ser mantida numa
faixa de variação estreita, pois este vapor é
normalmente utilizado em equipamentos
complexos e que devem operar com grande
estabilidade, como as turbinas
• A combustão deve ser mantida o suficiente
para manutenção de pressão, sem excesso
(perdas pela válvula de segurança)

19. Combustão
• Sobre a Combustão
• Controle de combustão
– Controle independente
– Controle série
– Controle paralelo
– Controle com limites cruzados
– Controle para 2, 3 ou mais combustíveis

20. Elementos da combustão
• E feita pelo processo de oxidação do hidrogênio e
carbono contidos no combustível, com o oxigênio
existente no ar atmosférico
• O ar atmosférico é composto basicamente:
– 23% oxigênio e 77% nitrogênio em peso
– 21 % de oxigênio e 79% de nitrogênio em volume

21. Processo de combustão
Produtos
Água
CO2
Gases da
Combustão
Hidrogênio
Carbono
CombustívelOxigênio
Oxigênio
Calor
Combustão Completa
Produtos
Água
CO2 CO
H2 C
Aldeídos
Gases da
Combustão
Hidrogênio
Carbono
CombustívelOxigênio
Oxigênio
Calor
Combustão Incompleta

22. Para um combustível conhecido
c: kg de carbono por kg de combustível
h: kg de hidrogênio por kg de combustível
o: kg de oxigênio por kg de combustível
a: kg de água (umidade) por kg de combustível
s: kg de enxofre por kg de combustível
n: kg de nitrogênio por kg de combustível

25. Curva de perdas na combustão

26. Análise dos gases
• A quantidade de ar em excesso pode ser medida
pelo percentual de oxigênio, dióxido de carbono
(CO2) ou monóxido de carbono (CO) existente nos
gases de combustão
• Os sensores são instalados diretamente na
caldeira.
• Os analisadores de oxigênio são do tipo
paramagnéticos e óxido de zircônio.

27. Controle de combustão
• As malhas de controle de combustão de caldeiras
mantém a pressão do vapor, variando a vazão do
combustível e do ar de combustão injetados nos
queimadores
• Procura-se manter a relação ar/combustível na faixa
mais estreita possível

28. Relação carga da caldeira e
o excesso de oxigênio

29. Excesso de Ar
• Excesso de ar acima do mínimo teórico é necessário para
garantir adequada de combustão de mistura rápida e
dentro da área do forno.
• No entanto, o ar deve ser aquecido, por isso, o volume
deve ser controlado para limitar a quantidade de calor que
é transportado para fora da caldeira pela saída de gases na
chaminé.
• Cada 10% de excesso de ar normalmente resulta em uma
perda de 1% de eficiência da caldeira.

30. Excesso de Ar
O percentual de excesso de ar necessário para combustão completa
varia de acordo com os tipos de combustível e design do queimador.
• Queima de Carvão pode exigir 20 a 50% de excesso de ar.
• Queima de Gás ou Óleo geralmente requer 5 a 20% de excesso de ar.

31. Poder Calorífico
Combustíveis, especialmente carvão, são classificados de acordo com
os limites sobre o carbono fixo, matérias voláteis e seu poder calorífico.
• Coque de Petróleo = 26.750 a 34.900 kJ/kg
• Carvão Antracito = 32.657 kcal/kg
• Carvão Betuminoso = 26.750 a 32.580 kJ/kg
• Carvão Subbetuminoso (linhita negra) = 19.780 a 26.750 kJ/kg
• Linhita = 16.290 a 20.900 kJ/kg
• Turfa = 11.635 a 16.290 kJ/kg
• Bagasso = 8.150 a 10.470 kJ/kg
• Madeira = 5.800 a 6.980 kJ/kg úmido, 18.600 a 20.900 kJ/kg seco

32. Poder Calorífico
• Óleo Combustível
No. 1 (destilado ou querosene) = 46.195 kJ/kg
No. 2 = 45.400 kJ/kg
No. 5 (residual leve) = 43.050 a 44.215 kJ/kg
No. 6 (óleo residual) = 41.900 a 44.215 kJ/kg
• Gás Natural = 38.150 a 38.450 kJ/ N.m³