Apresentacao CBC Final

Slide 1

UM NOVO CONCEITO DE QUEIMADORESD-FLAME BURNERS1

19 a 21 maio 2014 l So Paulo/SP l Brasil1

GRUPO DE ESTUDO | ATUALIZAO QUEIMADOR DYNAMISAbordagem do Trabalho1. Avaliao dos queimadores DYNAMIS instalados

2. Redefinio dos parmetros principais de queima de combustveis pulverizados no interior de fornos de clnquer, com base nos conceitos bsicos de combusto

3. Novas necessidades dos clientes

4. Queimadores disponveis no mercado e parmetros de projeto adotados

5. Estudos e simulaes (CFD) 2

10 ANOS DE QUEIMADORES DYNAMIS

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Qual a funo de um queimador?

Quais so as suas principais virtudes?

Quais os seus principais ndices de verificao de desempenho?

Como se compara o desempenho de queimadores diferentes?3

CRITRIOS PARA AVALIAO DE QUEIMADORES

Queimadores para Fornos de Clnquer 3Queimadores para Fornos de Clnquer [...] Fives Pillard officially introduced the Novaflam burner to the market with the following three design targets:4

O que diz o principal fornecedor de queimadores para fornos de clnquer?

(Gael Le Piver, Fives Pillard | World Cement, Novembro/2012)

1Short/intense flame to improve clinker reactivity and maintain a high performance with low grade fuels by optimizing secondary air mixing2User friendly burner allowing:- Easy flame adjustment- Capability for repeatable flame shaping- Sharp flame without risk of flame impingement on refractory lining- Low maintenance3Environmentally friendly burner:- High efficiency burner - burner pressure loss is minimized and secondary air suction maximized- Low NOx design [...]2User friendly burner allowing:- Easy flame adjustment- Capability for repeatable flame shaping- Sharp flame without risk of flame impingement on refractory lining- Low maintenance1Short/intense flame to improve clinker reactivity and maintain a high performance with low grade fuels by optimizing secondary air mixing3Environmentally friendly burner:- High efficiency burner - burner pressure loss is minimized and secondary air suction maximized- Low NOx design [...]MISTURA DO AR SECUNDRIOFACILIDADE OPERACIONAL4

Queimadores para Fornos de Clnquer Possibilitar a MISTURA do Ar Secundrio com o Combustvel5

A FUNO DOQUEIMADORNA VISO DA DYNAMIS1234Definida tradicionalmente como a principal funo do queimador.NOVOS CONCEITOSApresentar Elevada Flexibilidade OperacionalPossibilitar Baixas EmissesPossibilitar Elevados ndices de Turbulncia e Zonas de RecirculaoAspectos tradicionais, como facilidade para controle de chama. Utilizao do queimador como ferramenta de processo. Novos aspectos, relacionados a queima de combustveis alternativos.Novas Necessidades: Regulamentaes mais restritas quanto a emisses de NOx.Novas Necessidades: Queima de resduos e baixas emisses de NOx. NOVOS CONCEITOS5ENTRAINMENT DE AR SECUNDRIO

Queimadores para Fornos de Clnquer 6

Vetores de Velocidade

Aspirao de Ar Secundrio

Perfil de Presses

Os Fluxos de Ar Primrio criam uma Zona de Baixa PressoMISTURA DE AR SECUNDRIO

6CONCLUSOCERTO?


MISTURA DE AR SECUNDRIO: CONCEITO DOMINANTE

Quanto MAIOR o Momento de ChamaMAIOR a aspirao de Ar Secundrio pela ChamaMais curta e intensa a ChamaQuanto MAIOR o Momento da Chama,mais curta e intensa a Chama!

NEM SEMPRE!!!

H inmeros outros parmetros a serem avaliados para se afirmar isso.78Queimadores para Fornos de Clnquer

MEDIES Vazes Presses Temperaturas do Casco Concentrao de Gases (O2,CO)AVALIAO DO QUEIMADORAVALIAO COMPUTACIONALCFD(Leva em considerao FENMENOS EXTERNOS ao queimador, alm da GEOMETRIA da cabea de queima)QUALIDADE(Principal parmetro de ajuste do queimador)NDICE DE CHAMA Taxa de Ar Primrio Momento de Chama ndice de Turbulncia ndice TangencialVISUALIZAO DE: Linhas de Corrente Perfis de Temperatura Perfis de PressoVISUALIZAO DE: Teor de C3S, Cal Livre, SO3 Tamanho dos cristais de C3S GranulometriaMomento de ChamaNome deste ndice vem do inglsMomentum, que significa Quantidade de Movimento8Queimadores para Fornos de Clnquer 9

ANTES DAS MODIFICAES

DEPOIS DAS MODIFICAESVelocidades MAIS UniformesRegies comElevadas VelocidadesInfluncia Negativa sobre a Chama9O que dizem os principais fornecedores de queimadores para fornos de clnquer?

Queimadores para Fornos de Clnquer FIVES PILLARD

[...] Over the last two decades, most burner manufacturers have continuously increased the axial momentum of their burners []. The intention behind this was to deliver a hot and intense flame by creating a highly turbulent mixing zone at the burner tip, with the property of high secondary air absorption. However, trends point to the fact that this is not the only reasonable answer to the development of customer requirements [].

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10MOMENTO DA CHAMA

UNITHERM

[...] It is questionable to attempt to reduce the performance of a rotary kiln burner and all the complex systems of combustion mechanisms (which are manipulated subject to fuel type, secondary air temperature, kiln system geometry, etc.) therein by altering one single characteristic. []. (Robert Pachler e Reinhard Ringdorfer, Unitherm Cemcon, World Cement, Fevereiro/2013)

O que dizem os principais fornecedores de queimadores para fornos de clnquer?


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MISTURA DOAR SECUNDRIO

[] Various tip configurations were tested, and the modeling results revealed that an efficient burner with 8 N/MW axial momentum could lead to a faster combustion velocity and hotter flame than an inefficient burner with 11 N/MW axial momentum 12Queimadores para Fornos de Clnquer

AVALIAR um queimador somente por um NICO NDICE, por exemplo, pelo Momento de Chama, um ERROUM NOVO CONCEITO: EFICINCIA DO IMPULSO

Energia Gasta - Potncia do Ventilador de Ar PrimrioPrincipal funo do Queimador Principal [...] To compare different possible axial tip configurations, a new criterion was established: the impulse efficiency. This characterizes the ratio between the relative amount of secondary air that is absorbed within the first 2 m of the flame (kg/s) and the axial momentum (N/MW). (Gael Le Piver, Fives Pillard, World Cement, Novembro/2012) [...] To compare different possible axial tip configurations, a new criterion was established: the impulse efficiency. This characterizes the ratio between the relative amount of secondary air that is absorbed within the first 2 m of the flame (kg/s) and the axial momentum (N/MW). (Gael Le Piver, Fives Pillard, World Cement, Novembro/2012) [...] To compare different possible axial tip configurations, a new criterion was established: the impulse efficiency. This characterizes the ratio between the relative amount of secondary air that is absorbed within the first 2 m of the flame (kg/s) and the axial momentum (N/MW). (Gael Le Piver, Fives Pillard, World Cement, Novembro/2012)12


CONCLUSO

A Geometria Da Cabea De Queima Fundamental

13MISTURA DE AR SECUNDRIO


Vetores de Velocidade

Aspirao de Ar Secundrio

Perfil de Presses

Os Fluxos de Ar Primrio criam uma Zona de Baixa Presso14


TEORIA DO ENTRAINMENT

Rasgos retangularesmaior entrainmentmaior aspirao do ar secundrio

Mistura dos jatos de ar externo e ar secundrio faz sentidoNO ENTANTO, QUEREMOS QUE O AR SECUNDRIO ATINJA O FLUXO DE COMBUSTVEL(NO CENTRO DA CHAMA)15D-FLAME BURNER16

MISTURA DO AR SECUNDRIOCOM COMBUSTVEL:A ABORDAGEMDA DYNAMIS16Queimadores para Fornos de Clnquer 17

Superfcie que circunda o fluxo de Ar de Transporte+ Coque de PetrleoCABEA DE QUEIMA D-FLAMEDe onde vem o fluxo de ar que atravessa esta superfcie?17Impacto da Geometria da Cabea de Queima18

D-FLAMEPrimary Air Ratio : 8%

18Impacto da Geometria da Cabea de Queima19

CABEA DE QUEIMA D-FLAME

ENTRAINMENT AR SECUNDRIO19

Impacto da Geometria da Cabea de Queima20

MISTURA COM COMBUSTVELLINHAS DE CORRENTE VEM DO AR TANGENCIAL E PRINCIPALMENTE DO AR SECUNDRIO - QUENTE

D-FLAME20Impacto da Geometria da Cabea de Queima21

De onde vem as linhas de corrente que atravessam esta superfcie?

Cabeas de Queima comSees Anulares de InjeoFolgas excessivas


EXEMPLO 1

D-FLAME

Taxa de Ar de Ajuste: 8%Taxa de Ar de Ajuste: 13%


EXEMPLO 1ENTRAINMENT23

Impacto da Geometria da Cabea de Queima24

MISTURA COM COMBUSTVELLINHAS DE CORRENTE VM PREDOMINANTEMENTE DO QUEMADOR - AR FRIO

EXEMPLO 1


MISTURA COM COMBUSTVEL

EXEMPLO 1

D-FLAME25Impacto da Geometria da Cabea de Queima26

CABEAS DE QUEIMA COM BARREIRAS DE AR


MISTURA COM COMBUSTVELEXEMPLO 1D-FLAME

27Impacto da Geometria da Cabea de Queima

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Impacto da Geometria da Cabea de Queima

SUMRIOTURBULNCIAAltas VELOCIDADES de InjeoElevada PRESSO nos fluxos de Ar Primrio29

CABEA DE QUEIMAInjees DISCRETAS de ArDeixar CAMINHOS para a entrada de Ar SecundrioMaximizao do Entrainment de Ar Secundrio com Combustvel


RECIRCULAES INTERNAS

DESENVOLVIMENTO TECNOLGICO

Recirculao de Gases Quentes (produtos parciais da combusto)

BAIXAS VELOCIDADESno CENTRO do QueimadorELEVADASRECIRCULAES INTERNASELEVADO Swirl3030Flexibilidade Operacional31

D-FLAMED-FLAME(ALTO AR TAN.)D-FLAME(MX. AR DE AJUSTE)D-FLAME(CHAMA BRANDA)

DYNAMIS

31Flexibilidade Operacional32

32D-FLAME BURNERSNOVA CABEA DE QUEIMA Maximizao da Mistura com combustvel: CAMINHOS para o Ar Secundrio Eliminao da fresta no ar externo Unio das peas 1 e 233

AVANOS TECNOLGICOS

FLEXIBILIDADE OPERACIONALAumento do Range de turbulncia: Aumento da vazo mxima dos fluxos de Ar PrimrioOPERAO 100% [email protected]

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19 a 21 maio 2014 l So Paulo/SP l Brasil34

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