Saiba o que é uma combustão completa e incompleta
No ambiente industrial, as reações de combustão em fornalhas de caldeiras são comuns. Vale ressaltar que existem a combustão completa e a combustão incompleta, com a primeira possibilidade sendo desejável, mas, muitas vezes, impossível.
A diferença entre um ou outro tipo de combustão depende de algumas variáveis, como:
- A quantidade de oxigênio disponível no processo;
- A temperatura;
- O tempo de permanência dos gases dentro da fornalha.
Assim, cabe à indústria considerar estes fatores e adotar medidas visando alcançar a combustão mais próxima da completa possível. Com isso, ela consegue economizar combustível e dinheiro, além de ter um processo de combustão mais sustentável.
Veja detalhes sobre as reações de combustão em caldeiras, suas diferenças, além das estratégias que tornem o processo de combustão mais eficiente.
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A reação de combustão completa é sempre desejável!
Em processos de combustão, o objetivo é sempre buscar a conversão energética completa do combustível, maximizando a eficiência da caldeira.
Na prática, a combustão é uma reação química entre o combustível e um oxidante (O2), alimentado por ar atmosférico.
Para que ocorra, a reação de combustão exige a três elementos:
- Combustível: Podem ser sólidos (carvão, madeira, papel e variados tipos de biomassa), líquidos (gasolina, etanol e óleo diesel) e gasosos (gás butano, gás metano);
- Comburente: Oxigênio ou qualquer material gasoso que contenha oxigênio, caso do ar;
- Fonte de calor: Para que a reação de combustão se inicie, o calor é necessário, como uma faísca ou a própria temperatura da fornalha.
Além disso, quando um desses elementos está faltando ou é ineficiente para completar a combustão, ocorre o que chamamos de combustão incompleta. Conheça as diferenças a seguir.
Combustão completa e combustão incompleta
Nas fornalhas de caldeiras, temos a combustão completa e a combustão incompleta, com a primeira sendo sempre desejável, mas pouco possível em condições normais.
Na combustão completa, o carbono (proveniente do combustível utilizado) reage totalmente com o oxigênio disponível, liberando dióxido de carbono (gás carbônico – CO₂), além de água (H₂O).
Para que isso ocorra, duas reações ocorrem:
- Reação de C + ½ O2 = CO
- Reação de CO + ½ O2 = CO2
A combustão incompleta, por sua vez, é representada pela fase intermediária da combustão completa. Ou seja, resulta na formação de hidrocarbonetos, de CO (Monóxido de carbono) e até de C, conhecido como fuligem.
Geralmente a combustão incompleta ocorre por alguns fatores, como:
- Presença insuficiente de oxigênio;
- Temperatura não ideal para a reação química completa;
- Tempo insuficiente dos gases dentro da fornalha.
Dessa forma, para que a formação da combustão seja completa, depende, obrigatoriamente, da passagem pela combustão incompleta, mesmo que temporária.
Se você ainda está com dúvidas sobre essas diferenças, confira o vídeo abaixo. Nele, Rodrigo Lorenzetti, CEO da COONTROL explica quais são as diferenças entre a combustão completa e a combustão incompleta.
Importante salientar que a combustão incompleta apresenta uma chama mais amarela e heterogênea, além de gerar fuligem (fumaça preta) devido à presença de carbono.
A presença de chamas azuis e homogêneas, por sua vez, indicam que a combustão foi completa.
Busque sempre a combustão otimizada do combustível
Em caldeiras, a combustão completa é muito difícil de ser alcançada. Isso ocorre porque as cadeias carbônicas dos combustíveis, especialmente as biomassas, são complexas e longas.
Assim, nas fornalhas, as grandes cadeias carbônicas vão sendo quebradas em pedaços menores. Mas, sem tempo e temperatura suficientes e sem a quantidade ideal de O2, a reação química não será completa.
A reação de combustão incompleta também tende a apresentar menor aproveitamento do combustível. Por consequência, o rendimento irá diminuir, reduzindo a eficiência de geração energética da indústria.
Portanto, buscar uma reação de combustão mais otimizada e que esteja a mais próxima possível da combustão completa pode trazer benefícios financeiros e maior eficiência.
Monitore os gases da caldeira e eleve a eficiência da combustão
Por tudo que você viu até aqui, otimizar a combustão é plenamente possível.
Você viu também que a eficiência da caldeira é afetada pela variação de ar (medida pelo nível de CO₂) e pela emissão em excesso de Coe. Quando isso ocorre, o empresário literalmente vê o dinheiro saindo pela chaminé!
Como resolver isso então? A recomendação é investir em inovações tecnológicas, representadas pelo uso de equipamentos para medição e controle de O2 + COe. Veja como isso funciona:
Esse controle normalmente é feito com o conceito de SET-POINT fixo. Ou seja, existe um valor “alvo” de oxigênio (excesso de ar) que o SET-POINT tentará buscar. Nisso, o ventilador de ar irá aumentar e/ou diminuir a velocidade buscando sempre o “alvo”.
Para melhor entendimento, vale conferir a figura 1 abaixo apresentada, extraída do catálogo do nosso Analisador de O2 + CO2, modelo COONTROL-100.
A linha azul representa o comportamento do CO2 de uma caldeira sem nenhum tipo de controle de gases. A linha laranja representa o nível de CO2 de uma caldeira com controle de CO2 ou com controle de O2.
As linhas tracejadas representam a variação normal do CO2 da caldeira durante o funcionamento da malha de controle.
Já as caldeiras com controle de O2 + COe, operam com o conceito de malha de controle com dois elementos, o Oxigênio e o COe. Neste caso, o SET-POINT de oxigênio não é fixo, e sim remoto.
Ele irá variar para mais ou para menos a depender da emissão de CO + HC. Ou seja, o COe é que determina o nível de SET-POINT do oxigênio. E isso faz toda a diferença!
Na prática, caldeiras com esse tipo de controle conseguem operar com níveis de oxigênio bem menores do que as anteriores. Por isso, naturalmente exerce impacto na eficiência da caldeira.
A figura 2 retirada do catálogo do modelo COONTROL-200 explica melhor isso:
Neste gráfico as cores das linhas representam as mesmas situações do gráfico anterior, porém, agora, com a demonstração do SET-POINT remoto.
O SET-POINT varia de acordo com o nível de COe, sempre tentando manter o nível de até 500 ppm. Note o ganho de eficiência que isto pode trazer no eixo vertical (eixo y) do lado direito.
Além disso, o que faz com que a eficiência aumente é principalmente o aumento do nível de CO2 da combustão, e não necessariamente a redução de emissão de COe.
A COONTROL pode ajudar a indústria
Como você viu, análises da combustão da caldeira, aliadas ao uso da automação, são essenciais para total controle dos gases que saem da chaminé.
Tudo isso possibilita a otimização da queima do combustível, deixando-a mais próxima possível da combustão completa.
Portanto, dispor de equipamentos medidores de gases da combustão é a melhor recomendação para otimizar todo o processo de queima, com redução no consumo de combustíveis e maior eficiência energética.
Então não perca tempo, confira detalhes dos analisadores de gases da COONTROL, o COONTROL 100 e COONTROL 200, e eleve a qualidade da combustão de suas caldeiras.
Com as soluções da COONTROL, sua indústria conseguirá reduzir o consumo de combustíveis e a geração de poluentes, além de economizar dinheiro. Tudo por meio da otimização da combustão da caldeira!
Quer saber mais? Então confira este artigo e entenda por que o CO2 é um dos gases mais importantes da combustão.
