Queima de grelha

Vista em uma fornalha de madeira com uma grade deslizante

A grelha é uma queima sólida em que o combustível é colocado em uma grelha e queima. A grelha é uma superfície com aberturas. As aberturas na grelha servem para fornecer o ar necessário para a combustão ("Under wind") e a descarga das cinzas residuais . Os movimentos necessários para circular (" agitar ") do fogo e para retirar as cinzas são feitos com grelha simples disparando manualmente com um atiçador , com grelha maior disparando automaticamente por movimento da grelha.

história

A sofisticação de um ferreiro , uma forma simples de grade

A queima de grelha é um dos mais antigos tipos de queima. Representa uma variante melhorada da forma básica da lareira, tal como é usada pelo homem desde a Idade da Pedra: numa fogueira, como uma fogueira de acampamento , também é queimado combustível sólido deitado em uma superfície de apoio, no entanto, esta almofada não tinha aberturas; o ar é fornecido pela lateral e as cinzas permanecem no fogo.

O principal desenvolvimento posterior em comparação com esta forma básica era fornecer à superfície de suporte aberturas através das quais o ar de combustão pudesse fluir por baixo e as cinzas pudessem cair. Isso aumentava a eficiência do forno e o suprimento de ar se tornava mais uniforme, a quantidade de ar podia ser controlada por abas e era mais fácil "atiçar" o fogo.

Até ao século XIX, o disparo com grelha estática (ver secção "Tipos de grelha") era o único tipo de disparo disponível. A função do foguista era alimentar a fornalha com combustível, agitá-la e adaptá-la à demanda de calor. Ele foi capaz de influenciar o carregamento e a distribuição do combustível na grelha e a quantidade de ar de combustão ajustando as válvulas de aceleração. No caso das caldeiras de locomotivas a vapor, existe também a opção de aumentar a tiragem induzida por meio de maçarico . O foguista tinha que vigiar constantemente a fornalha, adicionar combustível, espalhar o combustível na grelha e remexer para remover as cinzas.

A queima de grelha foi desenvolvida no século 20: o suprimento de combustível, o movimento de avanço, a alimentação e a remoção de cinzas foram automatizados e são realizados continuamente em queima de grelha moderna na indústria e usinas de energia, assim como a regulação do ar de combustão.

Estrutura e funcionalidade de um forno de grelha industrial

Com um forno de grelha maior e moderno, tal como é usado hoje na indústria e em centrais de aquecimento / energia , o combustível é alimentado à grelha de forma automática e contínua, por ex. B. por meio de roscas transportadoras, corrediças mecânicas ou abas duplas. Ao mesmo tempo, esses transportadores criam uma vedação com o recipiente de armazenamento de combustível e evitam a queima.

O combustível é continuamente transportado da entrada para a descarga das cinzas por um mecanismo de movimento (para os vários tipos, consulte a seção "Tipos de grelha") e é automaticamente circulado ("alimentado"). Na primeira área da grelha, o combustível é seco e desgaseificado . Isso é seguido pela zona de combustão principal , e a queima ocorre na última seção da grelha.

As aberturas na grelha são referidas como superfície livre da grelha . O ar de combustão primária atinge o combustível por baixo através dessas aberturas da grelha ("underwind"). As grandes grades são divididas em zonas, cada uma com uma alimentação inferior do vento separada, de modo que o volume de ar pode ser ajustado independentemente um do outro por válvulas de aceleração nas zonas individuais. Além disso, o ar secundário é liberado acima da grelha. A proporção do ar de combustão λ é de 1,4 a 1,8. É importante distribuir o combustível uniformemente na grelha para evitar uma combustão irregular com forte penetração local de ar. Deve-se evitar uma carga excessiva na grelha, pois dificultaria o fornecimento de ar e ocorreria combustão incompleta com formação de monóxido de carbono . Em casos extremos, existe o risco de deflagração .

A secagem de combustíveis úmidos (biomassa, lixo doméstico, ...) pode ser suportada por ar primário pré-aquecido ou gases de exaustão do caminho de gás de exaustão são adicionados ao ar primário. Essa mistura é chamada de recirculação dos gases de combustão e também serve como medida para reduzir o óxido de nitrogênio na área de altas temperaturas de pico de chama (especialmente com combustíveis com alto poder calorífico). Em sistemas maiores, parte dos gases de exaustão também é adicionada acima da grelha. Semelhante aos bicos de ar secundários, são usados ​​os chamados níveis de bicos de recirculação.

Dependendo do tipo de forno, a saída dos gases de combustão está localizada acima da zona de desgaseificação (queima em contracorrente), no meio da grelha (queima de fluxo médio) ou no final da grelha (queima em co-corrente). No caso de combustíveis particularmente úmidos, os gases de combustão quentes são preferencialmente direcionados em contracorrente ao movimento do combustível na grelha, conseguindo assim uma secagem e desgaseificação intensiva do combustível. O ar é fornecido como ar primário abaixo da grelha de degrau e como ar secundário acima da grelha.

A maior parte das cinzas produzidas durante a incineração cai como escória grosseira sinterizada no final da grelha, através do que é conhecido como "queda de cinzas" e é coletada no cinzeiro ou continuamente descarregada por meio de um removedor de cinzas. Componentes de cinza mais finos também caem no cinzeiro / cinzeiro no caminho através da superfície da grelha livre. Para resfriar as cinzas e extinguir as brasas, geralmente é projetado como banho-maria, que também fornece a vedação de ar para o forno de subpressão .

A grelha está exposta a fortes cargas térmicas, as temperaturas de operação na superfície podem ser de até 800 ° C (ver elenco de fogo ). O ar de combustão que passa resfria a grelha. Grades resfriadas a água podem ser usadas para valores caloríficos muito altos. A câmara de combustão é sempre forrada com um forro à prova de fogo, pois a temperatura no fogo é em torno de 1000 ° C.

Vantagens e desvantagens

Em comparação com a queima de pó (combustão em vôo), a queima de grelha tem algumas vantagens e desvantagens importantes:

Vantagens:

  • Estrutura simples e clara
  • Carregamento parcial favorável e procedimento de mudança de carga
  • Ampla faixa de combustível permitida e opções de combinação de combustível
  • Baixa necessidade de energia própria

Desvantagem:

  • Limitação de energia devido à construção da grade
  • Controlabilidade lenta devido à grande quantidade de combustível na grelha
  • Alto excesso de ar , resultando em menor eficiência
  • Alta perda de combustão de 2–4%

Tipos de grelha

Os vários tipos de grelha diferem fundamentalmente no tipo de mecanismo que faz com que o combustível se mova:

Grelha plana

Nesta forma mais simples e antiga de grelha (consulte a seção "História"), a grelha é imóvel e nivelada. As cinzas caem no cinzeiro sob a grelha. Não há alimentação automática, mas deve - se necessário - ser feita manualmente por meio de um atiçador , sacudidela ou algo semelhante. A remoção das cinzas também deve ser feita manualmente.

Este tipo não é mais usado em grandes fornos industriais hoje, mas é usado em fornos menores no setor doméstico e comercial de pequeno porte: lareira / recuperador de calor / salamandra , grelha , aquecimento a lenha, etc.

Grelha de viagem

Grade móvel de uma caldeira a vapor a carvão desativada

A grade móvel consiste em uma correia de grade sem fim com elos móveis, semelhante a uma correia transportadora . A correia sem-fim é guiada por 2 rolos e movida por uma engrenagem .

A velocidade de avanço da grade é ajustável e é usada para regular a saída. As barras da grelha (elos da corrente) são móveis. Uma superfície de suporte mantém as barras da correia superior na posição horizontal. Quando a grelha é devolvida, as barras ficam na posição vertical para que as cinzas possam cair ( grelha dobrável ). A alimentação de combustível é limitada por um regulador de altura de camada . As câmaras de ar para o downwind estão dispostas entre a faixa superior e inferior. O tamanho da grelha é limitado devido às forças de flexão que atuam nas barras da grelha. A área máxima da grade para zonas subterrâneas é de 70 m².

A grade móvel era um tipo de construção frequentemente usada para queimar combustível irregular com uma baixa proporção de grãos finos. É adequado para carvão duro rico em gás e seco e madeira como aparas de madeira. O disparo da grelha móvel foi comum em usinas de médio porte (até 150 t / h de vapor) das décadas de 1930 a 1960. Hoje em dia, esse tipo de construção é usado apenas para queima de biomassa. Hoje, o carvão é queimado principalmente em fornos de pó e de leito fluidizado .

Grade de degrau / grade de massa (grade móvel / grade de retorno)

Grelha móvel de 2 pistas
Grelha móvel de 2 pistas no estado erguido; consistindo em cerca de 2.000 pedras de ferrugem

Uma grelha de degraus / grelha em massa é semelhante a uma escada plana com um gradiente de 8 a 15 graus. O combustível é movido sobre a grelha em alguns passos (a cada segundo ou dois em três) oscilando para frente e para trás, empurrando o combustível para a frente. Dependendo da direção do movimento da barra da grelha , a grelha escalonada também é chamada de grelha móvel ou grelha deslizante para trás (em ambos os casos, no entanto, há um movimento para a frente para o combustível).

Grades de escada são usadas para combustíveis granulosos e ricos em cinzas que requerem uma melhor alimentação, por ex. B. madeira , lixo processado ou agora, com menos frequência, linhita .

Grelha rolante

No caso de uma grelha de rolos, a superfície da grelha consiste em grandes tambores rotativos, um atrás do outro, alguns dos quais equipados com acionadores e que retiram o combustível durante a sua rotação. Desta forma, consegue-se uma circulação particularmente forte e acirramento do fogo. A queima é otimizada para economizar energia graças aos selos especiais patenteados da grelha de rolos entre os rolos.

Este tipo de grelha é usado principalmente na incineração de resíduos de misturas de combustível não homogêneas muito problemáticas, não processadas e com grande tendência a grudar ou formar escória.

Alimentação insuficiente

Com o disparo underfeed, um transportador de parafuso empurra o combustível (por exemplo, pellets de madeira) de baixo para uma placa de queimador anular. O material queima na placa do queimador, onde a cinza é empurrada para fora e depois cai da placa do queimador para a câmara de cinzas.

literatura

Links da web