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JORGE LUIZ MOURA DOS SANTOS
MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE
UMA FORNALHA DE CRAQUEAMENTO DE 1,2
DICLOROETANO
CAMPINA GRANDE
2009
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química da Universidade
Federal de Campina Grande como requisito parcial
para obtenção do título de Mestre em Engenharia
Química.
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ii
JORGE LUIZ MOURA DOS SANTOS
MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE
UMA FORNALHA DE CRAQUEAMENTO DE 1,2
DICLOROETANO
CAMPINA GRANDE
2009
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química da Universidade
Federal de Campina Grande como requisito parcial
para obtenção do título de Mestre em Engenharia
Química.
Área de Concentração: Simulação
Orientador: Prof. Dr. José Jailson Nicácio Alves
Co-orientador: Prof. Dr. Luiz Gonzaga Vasconcelos
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iii
Santos, Jorge Luiz Moura dos
Modelagem e simulação para a eficiência em uma fornalha de 1,2 Dicloroetano.
Campina Grande, 2009. 120p.
Dissertação – Universidade Federal de Campina Grande. Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química.
1. Combustão 2. Fornalha 3. Eficiência 4. 1,2 Dicloroetano. I. Universidade
Federal de Campina Grande. Departamento de Engenharia Química. Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Química II-t
iv
Esta página deve ser reservada à ata de defesa e termo de aprovação que serão fornecidos pela
secretaria após a defesa da dissertação e efetuadas as correções solicitadas.
v
Dedicatória
Aos meus pais, irmãos, esposa e filhas
vi
Agradecimentos
A Deus, meu pai celestial, fiel, todo poderoso e que me acompanha em todos os momentos
da minha vida e a cada passo da minha caminhada.
Aos meus pais, pelo apoio incondicional para que eu pudesse me tornar o que hoje sou.
A minha esposa, pela compreensão e incentivo para a realização deste projeto da minha
vida.
Aos professores José Jailson e Luis Gonzaga pela recepção, orientação conduzida com
seriedade e convicção e pela confiança em mim depositada.
A Braskem, em nome dos Gerentes e amigos Ivan Passos e Marcelo Cerqueira pelo uso das
informações e oportunidade de crescimento.
Aos colegas e amigos Renato Figueiredo e José Milton pelo valioso apoio técnico ao
desenvolvimento deste trabalho. Sem eles, este trabalho não seria possível.
Aos amigos, pelo incentivo e apoio de toda uma vida.
A todos os não citados que torceram pelo meu sucesso.
vii
Sumário
Lista de Figuras..................................................................................................
x
Lista de Tabelas..................................................................................................
xi
Lista de Gráficos.................................................................................................
xii
Lista de Símbolos do programa.........................................................................
xiii
Resumo.................................................................................................................
xix
Abstract................................................................................................................
xx
Capítulo 1
Introdução
1
1.1. Introdução......................................................................................................... 1
1.2. Descrição do Processo...................................................................................... 4
1.3. Justificativas...................................................................................................... 7
1.4. Proposta da Dissertação..................................................................................... 8
1.5. Estrutura da Dissertação.................................................................................... 9
Capítulo 2
Revisão Bibliográfica
10
2.1. Combustão........................................................................................................ 10
2.1.1. Eficiência da Combustão............................................................................... 10
2.1.2. Excesso de ar................................................................................................. 17
2.1.3. Combustão e Combustíveis........................................................................... 19
2.1.4. Poder Calorífico............................................................................................ 20
2.2 Transferência de calor pelas paredes da fornalha.............................................. 22
2.3 Diagrama de Sankey.......................................................................................... 25
2.4 Gás natural: Composição atual e do gás de Manati........................................... 26
2.5 Tipos de fornalhas.............................................................................................. 28
2.6 Elementos Constituintes de uma fornalha.......................................................... 29
2.6.1 Chaminé........................................................................................................... 29
viii
2.6.2 Tiragem.......................................................................................................... 29
2.6.3 Zona de convecção......................................................................................... 30
2.6.4 Zona de radiação............................................................................................ 30
2.6.5 Serpentinas.................................................................................................... 30
2.6.6 Isolamento térmico........................................................................................ 31
2.6.7 Damper.......................................................................................................... 31
2.6.8 Câmara de combustão.................................................................................... 31
2.6.9 O equipamento em estudo............................................................................. 32
2.6.10 Dados de projeto.......................................................................................... 32
2.7 Conclusão......................................................................................................... 33
Capítulo 3
Modelagem
34
3.1. Hipóteses simplificadoras............................................................................ 34
3.2. Balanço de massa e Energia....................................................................... 35
3.2.1. Balanço de massa...................................................................................... 36
3.2.2. Balanço de energia.................................................................................... 40
3.3 Cálculo da carga térmica do gás natural........................................................ 41
3.4 Cálculo da carga térmica do ar de combustão............................................... 43
3.5 Cálculo da carga térmica absorvida pela carga (EDC).................................. 44
3.6 Cálculo da carga térmica absorvida pela água............................................... 45
3.7 Cálculo da carga térmica dos gases de combustão........................................ 45
3.8 Cálculo da carga térmica perdida pelo combustível não queimado.............. 46
3.9 Cálculo da carga térmica perdida pelas paredes da fornalha......................... 46
3.9.1 Cálculo da parcela de calor devido à convecção......................................... 47
3.9.2 Cálculo da parcela de calor devido à radiação............................................. 49
3.10 Diagrama de blocos do programa................................................................. 49
3.11 Modelo proposto X Dados de Projeto........................................................... 51
3.12 Coleta de dados............................................................................................. 53
3.13 Conclusão...................................................................................................... 55
ix
Capítulo 4
Analise dos resultados
57
4.1.Composição do gás natural.......................................................................... 57
4.2.Análise das perdas térmicas da fornalha...................................................... 59
4.3.Avaliação das parcelas de energia do sistema............................................. 60
4.4.Cálculo da eficiência pelos métodos direto e indireto................................. 62
4.5.Avaliação da eficiência com a variação do excesso de ar........................... 64
4.6.Avaliação do gás de Manati......................................................................... 65
Capítulo 5
Conclusão
66
5.1.Conclusões................................................................................................... 66
5.2.Sugestões para trabalhos futuros.................................................................. 68
Referências Bibliográficas............................................................................... 70
Apêndice A
Listagem do Programa
72
A.1. Programa para cálculo da fornalha B.......................................................... 72
A.2. Saída do programa para o cálculo de valores de projeto da fornalha B...... 85
Apêndice B
Coleta de dados e resultados
93
B.1. Quadro de coleta de dados........................................................................... 94
B.2. Quadro de resultados.................................................................................... 98
x
Lista de Figuras
Figura 1.1 Diagrama esquemático da variação das perdas com o excesso de ar 3
Figura 1.2 Fluxograma simplificado da área de craqueamento de Dicloroetano 5
Figura 1.3 Fluxograma simplificado disposição de serpentinas 6
Figura 1.4 Fluxograma simplificado disposição dos Queimadores 6
Figura 1.5 Desenho Esquemático do Queimador 7
Figura 2.1 Desenho esquemático do fluxo de calor pelas paredes da fornalha 22
Figura 2.2 Exemplo de um Diagrama de Sankey 26
Figura 2.3 Fluxograma simplificado de Poços de Gás Associado 26
Figura 2.4 Fluxograma simplificado de Poços de Gás não associado 27
Figura 2.5 Chaminé da fornalha 29
Figura 2.6 Serpentinas da zona de radiação 30
Figura 3.1 Desenho esquemático do balanço de massa e energia 36
Figura 3.2 Fluxograma simplificado para avaliação da carga térmica perdida
pelas paredes da fornalha.
46
Figura 3.3 Diagrama de blocos para o cálculo de eficiência da fornalha 50
Figura 3.4 Diagrama esquemático da coleta de dados. 54
Figura 3.5 Desenho esquemático gerado pela inspeção termográfica da fornalha 55
Figura 3.6 Diagrama de Sankey para as condições de Projeto da fornalha 56
xi
Lista de Tabelas
Tabela 2.1 Valores usuais do coeficiente de excesso de ar 18
Tabela 2.2 Poder Calorífico inferior e Superior de alguns gases 21
Tabela 2.3 Composição típica do Gás natural 27
Tabela 2.4 Composição típica do Gás natural da bacia do recôncavo e de Manati 28
Tabela 2.5 Especificação do Gás natural segundo norma ANP N° 104 28
Tabela 2.6 Dados de Projeto da Fornalha 32
Tabela 3.1 Constantes A, B, C e D para o cálculo da entalpia. 43
Tabela 3.2 Dados e propriedades do ar na região das fornalhas 48
Tabela 3.3 Comparação entre os dados de projeto com o Modelo. 51
Tabela 4.1 Tabela comparativa Manati x Projeto 65
Tabela 5.1 Tabela das médias das variáveis sem indicação no SDCD. 68
xii
Lista de Gráficos
Gráfico 1.1 Distribuição dos custos variáveis de produção da planta de MVC de Camaçari 8
Gráfico 3.1 Gráfico da Velocidade do vento na região das fornalhas 35
Gráfico 3.2 Avaliação das cargas térmicas com os dados de projeto 51
Gráfico 3.3 Avaliação do excesso de ar, oxigênio e eficiência da fornalha com os dados de
projeto.
52
Gráfico 3.4 Avaliação do percentual de carga térmica em cada corrente com os dados de
projeto
52
Gráfico 3.5 Avaliação da carga térmica utilizada para o fluido EDC com os dados de
projeto.
53
Gráfico 4.1 Análise diária da composição do gás combustível 57
Gráfico 4.2 Gráfico comparativo da média da composição atual e de projeto do metano e
propano
58
Gráfico 4.3 Gráfico comparativo da média da composição atual e de projeto do dióxido de
carbono e do nitrogênio
58
Gráfico 4.4 Gráficos do comportamento da temperatura da chaminé e comparativo da
média atual e de projeto
59
Gráfico 4.5 Gráficos das perdas térmicas da fornalha 60
Gráfico 4.6 Gráfico das parcelas de entrada de energia na fornalha 60
Gráfico 4.7 Gráfico das parcelas de calor absorvido pelas cargas de EDC e de água. 61
Gráfico 4.8 Gráfico das etapas de craqueamento do EDC 61
Gráfico 4.9 Gráfico comparativo da eficiência calculada pelos métodos direto e indireto 62
Gráfico 4.10 Gráfico comparativo das médias dos valores de eficiência 63
Gráfico 4.11 Gráfico comparativo da carga térmica absorvida pelo EDC em função da
temperatura de entrada.
63
Gráfico 4.12 Gráfico da eficiência atual, calculada e garantida pelo projeto 64
Gráfico 4.13 Gráfico da eficiência em função do excesso de ar 65
xiii
Lista de Símbolos do Programa
CH4 Concentração de metano no gás natural
C2H6 Concentração de etano no gás natural
C3H8 Concentração de propano no gás natural
C4H10 Concentração de butano no gás natural
CO2 Concentração de dióxido de carbono no gás natural
N2 Concentração de nitrogênio no gás natural
P Pureza do gás em relação aos elementos comburentes
PCImet Poder calorífico inferior do metano
PCIet Poder calorífico inferior do etano
PCIprop Poder calorífico inferior do propano
PCIbut Poder calorífico inferior do butano
PCIGN Poder calorífico inferior do gás natural
VGN Vazão de gás natural
TGN Temperatura do gás natural
PGN Pressão do gás natural
PMmet Peso molecular do metano
PMet Peso molecular do etano
PMprop Peso molecular do propano
PMbut Peso molecular do butano
PMCO2 Peso molecular do dióxido de carbono
PMN2 Peso molecular do nitrogênio
PMGN Peso molecular do gás natural
PpjA Pressão de projeto da placa de orifício para medição de gás natural
TpjA Temperatura de projeto da placa de orifício para medição de gás natural
PMpjA Peso molecular de projeto da placa de orifício para medição de gás natural
FatA Fator de correção da vazão de gás natural
VGNC Vazão de gás natural corrigida
VGNCI Vazão de gás natural corrigida para a unidade de Kgmol/h
VCH4 Volume de metano no gás natural em Kgmol/h
xiv
VC2H6 Volume de etano no gás natural em Kgmol/h
VC3H8 Volume de propano no gás natural em Kgmol/h
VC4H10 Volume de butano no gás natural em Kgmol/h
QGN Energia disponibilizada pelo gás natural
O2chamine Composição de Oxigênio na chaminé da fornalha
COchamine Composição de Monóxido de carbono na chaminé da fornalha
CO2chamine Composição de Dióxido de carbono na chaminé da fornalha
N2chamine Composição de Nitrogênio na chaminé da fornalha
O2cha100 Número de moles de oxigênio na chaminé para uma base de 100 Kgmol/h
COcha100 Número de moles de monóxido de carbono na chaminé para uma base de 100
Kgmol/h
CO2cha100 Número de moles de Dióxido de carbono na chaminé para uma base de 100
Kgmol/h
N2cha100 Número de moles de nitrogênio na chaminé para uma base de 100 Kgmol/h
NTchamine Número total de moles na chaminé
XO2cha Fração molar de Oxigênio na chaminé
XCOcha Fração molar de Monóxido de carbono na chaminé
XCO2cha Fração molar de Dióxido de carbono na chaminé
XN2cha Fração molar de Nitrogênio na chaminé
Carbonin Número de carbonos na chaminé
Gasexausto Vazão real dos gases exaustos pela chaminé
O2chareal Número de moles real de oxigênio na chaminé
COchareal Número de moles real de Monóxido de carbono na chaminé
CO2chareal Número de moles real de Dióxido de carbono na chaminé
N2chareal Número de moles real de Nitrogênio na chaminé
N2reacao Numero de moles de Oxigênio que entra com o ar da reação
O2real Número de moles de oxigênio para a reação
Arreal Quantidade de ar que entra para a reação
VO2met Número de moles de oxigênio para a combustão de metano
VO2et Número de moles de oxigênio para a combustão de etano
VO2prop Número de moles de oxigênio para a combustão de propano
VO2but Número de moles de oxigênio para a combustão de butano
xv
VO2est Número de moles de oxigênio para a combustão do gás natural
VN2met Número de moles de nitrogênio para a combustão de metano
VN2et Número de moles de nitrogênio para a combustão de etano
VN2prop Número de moles de nitrogênio para a combustão de propano
VN2but Número de moles de nitrogênio para a combustão de butano
VN2est Número de moles de nitrogênio para a combustão do gás natural
Arest Número de moles estequiométrico para a combustão do gás natural
Varestton Massa de ar em toneladas para a combustão do gás natural
Excessoar Excesso de ar na combustão
ExcessoO2 Excesso de Oxigênio na combustão
AN2 Constante A do Nitrogênio para o cálculo da entalpia
BN2 Constante B do Nitrogênio para o cálculo da entalpia
CN2 Constante C do Nitrogênio para o cálculo da entalpia
DN2 Constante D do Nitrogênio para o cálculo da entalpia
AO2 Constante A do Oxigênio para o cálculo da entalpia
BO2 Constante B do Oxigênio para o cálculo da entalpia
CO2 Constante C do Oxigênio para o cálculo da entalpia
DO2 Constante D do Oxigênio para o cálculo da entalpia
TGNK Temperatura do gás natural em kelvin
DeltaHN2 Entalpia do Nitrogênio
DeltaHO2 Entalpia do Oxigênio
Qar Energia que entra com o ar para a reação
FEDCA Vazão de alimentação de dicloroetano para a fornalha em t/h
TinEDC Temperatura de entrada do dicloroetano
Xmedio Conversão média da reação de craqueamento
QAqEDC Calor necessário para aquecer o dicloroetano até 245ºC
QVapEDC Calor necessário para vaporizar o dicloroetano
ToutEDC Temperatura de saída da mistura gasosa da fornalha
nEDCin Número de moles do dicloroetano que entra para a fornalha
nEDCout Número de moles do dicloroetano que sai da fornalha
nHClout Número de moles do Ácido Clorídrico que sai da fornalha
nMVCout Número de moles do MVC que sai da fornalha
xvi
mEDCout Massa do dicloroetano que sai da fornalha
mHClout Massa do Ácido Clorídrico que sai da fornalha
mMVCout Massa do MVC que sai da fornalha
QEDCout Calor necessário para aquecer o Dicloroetano até a temperatura de saída da
mistura gasosa
QHClout Calor necessário para aquecer o HCl até a temperatura de saída da mistura
gasosa
QMVCout Calor necessário para aquecer o MVC até a temperatura de saída da mistura
gasosa
QAqmix Calor necessário para aquecer mistura gasosa até a temperatura de saída
QReac Calor necessário para que a reação de craqueamento ocorra
QEDC Calor total absorvida pela carga
FAAgua Vazão de água para a seção de recuperação de calor
TinAAC Temperatura de entrada da água
ToutAAC1 Temperatura da saída de água (Ramal 1)
ToutAAC2 Temperatura da saída de água (Ramal 2)
ToutAAC Temperatura de média de saída de água
CpWin Capacidade calorífica da água na temperatura de entrada
CpWout Capacidade calorífica da água na temperatura de saída
Cpmedio Capacidade calorífica média da água
QAAC Calor absorvida pela água de caldeira
TdutoA Temperatura dos gases de combustão
TdutoAK Temperatura dos gases de combustão em Kelvin
VH2Omet Número de moles de água formados pela combustão do metano
VH2Oet Número de moles de água formados pela combustão do etano
VH2Oprop Número de moles de água formados pela combustão do propano
VH2Obut Número de moles de água formados pela combustão do butano
VH2Ogases Número de moles de água formados pela combustão do gás natural
ACO Constante A do Monóxido de carbono para o cálculo da entalpia
BCO Constante B do Monóxido de carbono para o cálculo da entalpia
CCO Constante C do Monóxido de carbono para o cálculo da entalpia
DCO Constante D do Monóxido de carbono para o cálculo da entalpia
xvii
ACO2 Constante A do Dióxido de carbono para o cálculo da entalpia
BCO2 Constante B do Dióxido de carbono para o cálculo da entalpia
CCO2 Constante C do Dióxido de carbono para o cálculo da entalpia
DCO2 Constante D do Dióxido de carbono para o cálculo da entalpia
AH2O Constante A da água para o cálculo da entalpia
BH2O Constante B da água para o cálculo da entalpia
CH2O Constante C da água para o cálculo da entalpia
DH2O Constante D da água para o cálculo da entalpia
DeltaHN2G Entalpia do Nitrogênio
DeltaHO2G Entalpia do Oxigênio
DeltaCOG Entalpia do Monóxido de carbono
DeltaCO2G Entalpia do Dióxido de carbono
DeltaH2OG Entalpia da água
Qgases Calor total dos gases de combustão
QCO Calor devido ao combustível não queimado
Mgases Massa dos gases exaustos
ntotalu Número total de moles dos gases exaustos
XO2u Fração molar do oxigênio em base úmida
XCOu Fração molar do Monóxido de carbono em base úmida
XCO2u Fração molar do Dióxido de carbono em base úmida
XN2u Fração molar do Nitrogênio em base úmida
XH2Ou Fração molar da água
Cpgases Capacidade calorífica dos gases exaustos
Tad Temperatura adiabática de chama da fornalha
Tsup Temperatura da superfície externa da fornalha
TsupK Temperatura da superfície externa da fornalha em kelvin
A Área total da fornalha, exceto da chaminé
TinfK Temperatura das vizinhanças da fornalha
Pr Número de Prandtl
g Aceleração da gravidade
beta Coeficiente de expansão térmica do ar
V Viscosidade cinemática do ar
xviii
L Comprimento característico da chapa da fornalha
Gr Número de Grashof
Ra Número de Rayleigh
Nu Número de Nusselt
Kar Coeficiente de condutibilidade térmica do ar
hconv Coeficiente de transferência de calor por convecção
Qconv Calor transmitido por convecção da parede da fornalha para o ambiente
E Emissividade
Sigma Constante de Stefan-Boltzmann
hrad Coeficiente de transferência de calor por radiação
Qrad Calor transmitido por radiação da parede da fornalha para o ambiente
QparedeW Calor perdido pelas estruturas da fornalha em Watt
Qparede Calor perdido pelas estruturas da fornalha em Kcal/h
Qintot Calor total que entra na fornalha
Qouttot Calor total que sai na fornalha
BE Balanço de energia da fornalha
PercQGN Percentagem de energia devido ao gás natural
PercQar Percentagem de energia devido ao ar atmosférico
PercQEDC Percentagem de energia absorvida pelo EDC
PercQAAC Percentagem de energia absorvida pela água de caldeira
PercQparede Percentagem de energia perdida pelas estruturas da fornalha
PercQgases Percentagem de energia perdida pelos gases de exaustão
PercQCO Percentagem de energia perdida pelo combustível não queimado
PercNE Percentagem de energia não encontrada
EFIdir Eficiência direta da fornalha
EFIind Eficiência indireta da fornalha
Vetor1 Vetor resultado 1
Vetor2 Vetor resultado 2
Vetor3 Vetor resultado 3
Vetor4 Vetor resultado 4
xix
Resumo
O processo de combustão tem grande importância para o desenvolvimento industrial. Nos
últimos anos o setor industrial Brasileiro vem sofrendo seguidos aumentos no preço do gás natural e
a legislação ambiental é cada vez mais restritiva, principalmente no que tange a emissões
atmosféricas. O setor industrial, principalmente as empresas que tem como concorrência direta os
produtos importados, concorre cada vez mais com mercados competitivos sendo necessária a
redução de custos variáveis de produção. Tanto do ponto de vista econômico como ambiental é
fundamental o profundo conhecimento e controle das reações de combustão que ocorrem nas
fornalhas de craqueamento para a adoção de medidas de maior eficiência energética que resultem
um aproveitamento mais racional de energia e uma menor disposição de poluentes como, por
exemplo, CO e NO
x
.
Este trabalho apresenta uma analise metodológica estruturada para avaliar a eficiência da
combustão em uma fornalha de craqueamento de 1,2 Dicloroetano pelos métodos direto e indireto,
assim como as perdas térmicas na fornalha e a carga efetivamente útil para o sistema.
A eficiência de uma fornalha é obtida pela determinação da percentagem da energia
fornecida para a fornalha e as percentagens de perdas térmicas devido aos vários fenômenos na
operação da fornalha.
As perdas térmicas avaliadas neste trabalho foram as perdas dos gases de combustão, da
parede da fornalha e as perdas devido ao combustível não queimado.
Neste trabalho também foi avaliado o comportamento da eficiência da fornalha com a
variação do nível de excesso de ar para a combustão.
Palavras-Chave: Combustão, Fornalha, Eficiência.
xx
Abstract
The Combustion process has great importance to the industrial development. In recent years
the Brazilian Industrial sector comes suffering increases in the prices from the natural gas and the
environment legislation is each more restrictive time. The sector industrial mainly the companies
who have as direct competition the imported products concur each time more with competitive
market being necessary the reduction of changeable costs of production.
As much of the economic point of view as environment is basic the deep knowledge and
control of the combustion reaction that occur in the cracking furnace for the adoption of measures
of bigger energy efficient that a more rational exploitation of the energy and a lesser disposal of
pollutants results as for example CO and NO
x
.
This work presents a structuralized methodological analyzes to evaluated the combustion´s
efficiency in a cracking furnace of 1,2 Ethane Dichloride for the direct and indirect method as well
as the thermal losses in the furnaces and the effectively useful load for the system.
The efficiency of a furnace is gotten by the determination of the percentage of the energy
supplied to the furnace and the percentages of thermal losses due some phenomena in the operation
of the furnace.
The evaluated thermal losses in this work had been the losses of the gases of combustion,
the wall of the furnace and the losses due to the fuel that did not burn.
In this work also the behavior of the efficiency of the furnace with the variation of the level
of air excess was evaluated for the combustion.
Keywords: Combustion, Furnace, Efficiency.
1
Capítulo 1
Introdução 1
1.1. Introdução
O
Cloreto de Vinila CH
2
=CHCl ou MVC, é um dos “comodities” mais usados na
indústria mundial em virtude da ampla faixa de aplicação do seu polímero, o PVC ( Policloreto de
Vinila).A capacidade mundial atual de produção do PVC é de aproximadamente 33 milhões de
toneladas por ano.O crescimento no consumo do PVC está ligada a demanda do segmento de
construção civil e ao crescimento do PIB.A utilização do PVC cresceu rapidamente logo após a
segunda guerra mundial devido a necessidade de recuperação da infra-estrutura urbana.No Brasil, o
consumo do PVC é considerado ainda abaixo da média quando comparado aos países como Estados
Unidos e Japão.Estudiosos prevêem a elevação do consumo mundial de PVC entre 3-4% ao ano nos
próximos anos.
A síntese do Cloreto de Vinila ocorreu inicialmente através da reação de Dicloroetano com
álcool. A reação entre HCl e acetileno foi estudada em 1912 sendo que a patente foi obtida
considerando o uso de cloreto de mercúrio como catalisador.Este processo foi logo substituído pelo
processo de Cloro/Etileno e posterior pirólise do Dicloroetano.A partir de 1930, o Cloreto de Vinila
passou a ser produzido comercialmente. Inicialmente, através da reação entre HCl e acetileno, e
posteriormente (1950), a partir de Etileno e Cloro.No entanto, como este processo produz HCl na
etapa de pirólise do Dicloroetano, houve maior desenvolvimento de plantas que tinham a tecnologia
de base acetileno em conjunto com Cloração direta.
O Desenvolvimento da tecnologia de Oxicloração no final dos anos 50 foi o grande
precursor do crescimento da indústria de Cloreto de Vinila. Este processo consiste da reação entre
2
eteno, HCl e Oxigênio para obter o 1,2 Dicloroetano, e posterior pirólise do Dicloroetano para obter
o HCl e MVC.O processo de obtenção do Dicloroetano a partir do Etileno e Cloro mostrou-se mais
vantajoso porque como a pirólise do Dicloroetano também produz HCl não é necessária a produção
adicional de HCl em função do seu reciclo para o processo de Oxicloração.
Atualmente, apenas uma pequena fração da produção mundial de Cloreto de Vinila se baseia
nos processos de cloração direta e Oxicloração. Atualmente cerca de 85% do total de EDC
produzido no mundo é destinado a produção do MVC e 15% são destinados a produção de
solventes clorados.
A reação da formação de MVC a partir do Dicloroetano ocorre através de craqueamento
térmico.
Para prover a energia necessária para a reação de craqueamento é necessária a combustão.
O processo de combustão tem sido fundamental para o desenvolvimento industrial. Reações
de combustão são reações químicas que envolvem a oxidação completa de um combustível, ou de
outra forma, é a conversão de uma substância chamada combustível em compostos químicos
conhecidos como produtos da combustão, pela combinação com um oxidante. A combustão é uma
reação química exotérmica. Materiais ou compostos são considerados combustíveis industriais
quando sua oxidação pode ser feita com liberação de energia suficiente para o aproveitamento
industrial.
A maioria dos processos industriais utiliza o ar ambiente como fonte de fornecimento de
oxigênio para a combustão. O conhecimento das necessidades de ar para combustão, assim como da
composição e volume dos produtos de combustão é fundamental para o projeto e controle de
fornalhas.
Os requisitos de energia da grande maioria dos processos industriais são obtidos
originalmente de combustíveis convencionais através de uma complexa cadeia de reações
denominada combustão. Para a maioria das aplicações da combustão, esta situação pode ser
reduzida a uma consideração sobre os materiais de partida, combustível e Oxigênio, e os produtos
finais. Esta simplificação facilita o cálculo do ar ou oxigênio necessário para um combustível, o
desprendimento potencial de calor e temperatura e a composição ideal dos produtos gasosos de
combustão produzida.
Todo combustível requer, de acordo com a sua composição, uma quantidade especifica e
calculável de oxigênio (e de ar) para atingir teoricamente uma reação completa. Para reações nas
quais o ar utilizado é menor do que a quantidade estequiométrica haverá uma reação incompleta ,
3
perda de calor potencial e emissão de monóxido de carbono para a atmosfera.Para reações nas quais
a quantidade de oxigênio é maior do que a estequiométrica , ocorrerão perdas excessivas de gás
combustível visto que o calor desprendido da reação seria utilizado para aquecer esta massa
adicional de ar. Na prática, um pouco mais do que o estequiométrico é requerido para garantir que a
combustão seja completa.
Figura 1.1:
Diagrama esquemático da variação das perdas com o excesso de ar. Fonte: Livro “Eficiência Energética no uso de vapor”
Se a composição do combustível e a composição dos produtos de sua combustão são
conhecidas, o rendimento da combustão pode ser calculado. A quantidade teórica de ar (Ou
oxigênio) para a combustão completa e a composição estequiométrica dos produtos combustíveis
são calculadas e comparadas com a composição real obtida pela análise dos gases de combustão,
tendo, portanto o rendimento do processo. A análise dos gases de combustão pode levar, por
exemplo, á descoberta de deficiência no processo de combustão, ao diagnóstico de vazamento no
forno (Combustível escapando da região de combustão sem estar completamente queimado) ou
infiltrações de ar na fornalha.
Uma outra forma de analisar a eficiência do sistema de combustão é através do
aproveitamento de calor.
Onde:
(%)%100 Perdas
−
=
η
(1.1)
e
4
entra
Sai
Energia
Energia
Perdas =(%)
(1.2)
Ou , segundo Pinheiro et al
dispdisp
QQQQ /)(
32
−−=
η
(1.3)
Onde:
Q
disp
é a energia disponível para a combustão;
Q
2
é a perda de calor pelo excesso de ar, sem produzir queima incompleta;
Q
3
é a perda de calor pela combustão incompleta;
Sendo que a eficiência máxima seria obtido pela minimização de Q
2
+Q
3
.Estas perdas seriam
função das composições e temperatura de produtos da combustão, isto é , do excesso de ar das
fornalhas.
Deste modo é necessário realizar balanços de massa e energia na fornalha.
Uma combustão ineficiente significa uma operação com custos mais elevados para
produção, degradação dos equipamentos térmicos e aumento das emissões de poluentes e gases do
efeito estufa, sendo imperativo, portanto, a eliminação de desperdícios e a introdução de técnicas
que melhorem a eficiência destes sistemas.
1.2. Descrição do Processo: Craqueamento de EDC em MVC (Monocloreto de
Vinila)
O processo de produção monômero do cloreto de Vinila da Braskem PVC inicia-se na área
de Oxicloração e/ou Cloração Direta, onde se tem uma reação para produção do EDC
(Dicloroetano). Após a sua produção, o Dicloroetano é encaminhado para a área de purificação.
Após purificado, o EDC alimenta um vaso pulmão e depois é enviado as fornalhas de craqueamento
de EDC para a produção de MVC conforme desenho esquemático abaixo:
5
Figura 1.2:
Fluxograma simplificado da área de craqueamento de Dicloroetano.
A reação principal nesta área é a seguinte:
HClClHCClHC +→
∆
32242
As fornalhas de craqueamento de Dicloroetano são constituídas por uma série de tubos, a
altas pressões, posicionados horizontalmente, conforme desenho esquemático abaixo:
6
Figura 1.3:
Fluxograma simplificado disposição de serpentinas.
Para o processo de craqueamento térmico que ocorre nas fornalhas é necessário grande
quantidade de calor, que é fornecido pela combustão do gás natural fornecido pela Bahiagás e que
alimentam os queimadores nas fornalhas.
Cada fornalha possui 80 maçaricos, sendo 40 de cada lado conforme desenho abaixo:
Figura 1.4:
Fluxograma simplificado disposição dos Queimadores.
7
A potência dos queimadores é de acordo com a sua localização, sendo que os queimadores
da fileira inferior têm o dobro da potência dos queimadores da fileira superior, localizados próximos
a zona de convecção.
Para a que a combustão e consequentemente liberação de calor ocorram, gás natural
alimenta os queimadores, arrastando o ar atmosférico.
Figura 1.5:
Desenho Esquemático do Queimador. Fonte: Baukal, C.-Industrial Combustion Pollution and Control
O gás natural é formado principalmente pelo Metano (CH
4
) e etano (C
2
H
6
) e os gases
provenientes da reação do gás natural com o oxigênio são analisados na chaminé dos fornos por um
analisador em linha e análises periódicas realizadas pelo laboratório.
1.3. Justificativas
Durante as últimas décadas, a otimização do desempenho de fornalhas tem sido um tema de
bastante interesse. Inicialmente, estes estudos tinham como principal objetivo tornar estes
equipamentos mais eficientes do ponto de vista energético. Atualmente, as principais razões são de
natureza ambiental, a crise no setor de combustíveis fósseis e a competitividade acirrada com as
empresas estrangeiras, exigindo cada vez mais que as empresas nacionais reduzam seus custos
variáveis de produção.
Na Braskem-PVC, o gás natural representa cerca de 50% dos custos variáveis de produção,
excluindo-se as matérias primas, sendo necessárias medidas para a compreensão e redução do uso
deste insumo energético.
8
Gráfico 1.1:
Distribuição dos custos variáveis de produção da planta de MVC de Camaçari.
1.4. Proposta de Dissertação
A otimização das condições operacionais de uma fornalha é obtida a partir da analise do
rendimento térmico.
O comportamento da eficiência da combustão de equipamentos térmicos pode ser estudado
através de ferramenta de simulação numérica.
O principal objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo que possibilite prever o
comportamento da eficiência do forno em termos de combustão e excessos dos gases provenientes
da queima. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta os seguintes objetivos:
Levantamento de dados históricos para o cálculo da eficiência da combustão;
Reproduzir o comportamento estacionário da fornalha em estudo, utilizando o
Matlab;
Comparação com os dados de projeto da tecnologia licenciadora e avaliação das
perdas de calor pelas paredes dos fornos e pela chaminé;
Verificar o comportamento da eficiência da fornalha durante uma campanha, onde
todas as variáveis sofrem alterações, como por exemplo: Excesso de oxigênio e ar,
CV Ex MP MVC
Energia Eletrica - Forca Motriz Gás Natural
Nitrogenio Gasoso Nitrogenio Liquido
Torre de Resfriamento - Produtos Agua Clarificada - Braskem
Agua Desmineralizada - Braskem Agua Potável - Braskem
Ar Instrumento - Braskem Vapor 15 Kg/cm2 - Braskem
Vapor 42 Kg/cm2 - Braskem Ar Serviço - Braskem
9
vazão e temperatura de água para a seção de convecção, temperatura dos gases
exaustos, temperatura, pressão e composição do gás natural e carga dos fornos;
Apresentar recomendações para elevar o rendimento térmico das fornalhas;
Simular o comportamento da fornalha utilizando o gás do campo de Manati (com
maior concentração de nitrogênio), verificando o acréscimo de consumo;
Disponibilizar para o grupo operacional, uma ferramenta que possibilite
acompanhamento da eficiência das fornalhas e auxilie na tomada de ações para
elevar a eficiência dos equipamentos;
1.5. Estrutura da Dissertação
Esta dissertação encontra-se estruturada em 5 capítulos, incluindo este que é introdutório.
O capítulo 2 destina-se a apresentar a revisão bibliográfica dos aspectos relevantes para a
construção desta dissertação como: Combustão, combustíveis, tipos e partes integrantes de uma
fornalha, métodos para avaliação da eficiência térmica, diagrama de Sankey, etc. É também feito
um levantamento sobre os dados de projeto das fornalhas da Braskem PVC.
No capítulo 3 são apresentadas as hipóteses simplificadoras para esta dissertação, os
balanços de massa e energia das fornalhas de craqueamento do 1,2 Dicloroetano. Neste capítulo, o
modelo proposto é utilizado para comparar os valores de eficiência obtidos com os valores de
projeto da fornalha. Neste capítulo também, descrevemos a metodologia para obtenção dos dados
utilizados nesta dissertação.
No capítulo 4 são mostrados os resultados de eficiência das fornalhas, a variação desta
eficiência com o excesso de ar, os valores de perda de carga térmica pelos gases, pelas estruturas
das fornalhas, pelo combustível não queimado, o calor aproveitado para craqueamento do EDC e
pela água para produção de vapor.
No capítulo 5, são apresentadas as conclusões, recomendações, bem como propostas de
futuras avaliações de interesse em função dos resultados obtidos.
Por fim, são apresentadas as referências bibliográficas deste estudo de dissertação.
10
Capítulo 2
Revisão Bibliográfica 2
N
este capítulo será apresentada a revisão das referências bibliográficas utilizadas como
base para esta Dissertação, bem como artigos com temas análogos ao estudado.
2.1. Combustão
2.1.1 Eficiência da Combustão
Nem toda a energia contida no combustível é aproveitada pelo equipamento, sendo a energia
não utilizada considerada perda. Nesse contexto, o excesso de ar, embora necessário para que a
combustão completa ocorra, introduz gases no processo, como o nitrogênio, que não participam da
reação, mas “roubam” calor da chama. Dessa forma, o excesso de ar deve ser mantido a um mínimo
para que a reação de combustão ocorra totalmente, mas que os volumes de N
2
não sejam tão altos a
ponto de remover calor sem utilizá-lo.
Segundo Paulo Et al, a atual preocupação ecológica levou ao estabelecimento de normas
ambientais rigorosas. Para otimizar a eficiência térmica das fornalhas é necessário minimizar o
excesso de ar , assegurando ao mesmo tempo o cumprimento das normas ambientais.O excesso de
ar na combustão é um fator importantíssimo pois influencia tanto a eficiência térmica quanto o nível
de emissão de poluentes como Monóxido de Carbono, SOx e NOx.
11
Existem algumas perdas que podem ser controladas e outras não. De forma geral, para
reduzir as perdas de calor e obter uma alta eficiência térmica na operação do forno, deve-se atuar
em (SOUZA, 2003):
Baixos excessos de ar;
Usar queimadores tecnologicamente desenvolvidos;
Aproveitar ao máximo o calor sensível dos gases de combustão;
Minimizar a unidade do combustível e do ar de combustão;
Não tolerar combustível não-queimado;
Manter o isolamento térmico do equipamento em bom estado;
Manter positiva a pressão interna para evitar infiltrações de ar frio no equipamento.
Segundo Nogueira et al, eficiência térmica é a razão entre um benefício energético com o
consumo de energia associado, pode ser dado pela seguinte fórmula:
f
n
Q
Q
=
η
, (2.1)
Sendo,
=
η
Eficiência térmica
=
n
Q Calor útil,
=
f
Q Calor fornecido pelo combustível
Existem dois métodos para avaliação da eficiência em equipamentos térmicos:
Método Direto: Envolve o cálculo do rendimento através da relação entre energia absorvida
e energia fornecida. Este método requer a medição precisa da vazão de combustível, de seu
poder calorífico e do calor absorvido pelo fluido ou fluidos de trabalho.
%100*)(
disponível
absorvido
direto
Q
Q
=
η
(2.2)
12
Método Indireto: O rendimento é calculado a partir das perdas de energia referentes aos
gases, às trocas por radiação e convecção, às perdas por fuligem ou cinzas e às perdas
referentes ao combustível não queimado.
perdas
indireto
−=
%100
η
(2.3)
Segundo Nogueira et al, como a maior parcela de perda está associada com o fluxo de gases
pela chaminé, que pode ser medida de maneira precisa e por balanço de massa, o valor da eficiência
pode ser obtido com razoável precisão pelo método indireto.
Ainda Segundo Nogueira, as perdas pela chaminé podem ser divididas em duas parcelas
principais:
Uma associada aos gases secos formados na combustão
Outra associada ao vapor presente na chaminé.
A perda associada á entalpia dos componentes do gás seco gerado na combustão pode ser
representado por:
)(*)***(
222222
RCHNNSOSOCOCOGS
TTCpmCpmCpmP
−++=
(2.4)
Onde,
m
i
é a massa de componente i formado na combustão,
Cp
i
é calor especifico médio entre as temperaturas T
CH
e T
R
T
CH
é a temperatura da chaminé;
T
R
é a temperatura de referencia adotada;
Segundo Nogueira, para cálculos práticos, e considerando que grande parte dos gases é
constituída de nitrogênio gasoso, podemos considerar:
)(**
refCHPGSGS
TTCmP
ar
−=
(2.5)
Onde,
m
GS
é a vazão dos gases de combustão
Cp
ar
é o calor específico médio entre T
CH
e T
R
A parcela de calor perdido na chaminé pela água, pode ser calculada por:
13
lvvrefCHPpV
hmTTCmP
V
*)(**
+−=
(2.6)
Onde:
m
p
é a vazão de vapor,
C
pv
é o calor especifico médio do vapor entre T
CH
e T
REF
m
v
é a vazão mássica de vapor formada na combustão e presente no combustível;
h
lv
é
a entalpia de vaporização da água na temperatura de referencia;
Ainda segundo Nogueira, na chaminé existem outras perdas, como por exemplo as perdas
relativas à presença de monóxido de carbono e fuligem, mas podem ser desprezadas.
Para Nogueira, as perdas pelo costado é geralmente complexa devido à necessidade de várias
medições. Geralmente assume-se este valor como 1 a 4 % da energia total fornecida.
De acordo com Nogueira, para se obter o valor exato das perdas relativas ao combustível não
convertido seria necessário realizar um ensaio para determinar o poder calorífico do combustível
não convertido. Como na maioria das vezes isto não é possível, costuma-se realizar a analise da
quantidade de carbono sem queimar nas cinzas, ou seja:
33780*
CCC
mP
=
(2.7)
Onde m
c
é a massa de carbono presente nas cinzas;
Segundo Pinheiro et al (Método de cálculo do balanço térmico em caldeiras), a utilização
eficiente do combustível é função de três fatores principais:
Da combustão completa do combustível na fornalha;
Maximização da transferência de calor dos produtos da combustão para as superfícies de
absorção de calor;
Minimização das perdas de calor para o ambiente.
De acordo com Pinheiro, a energia total disponível do combustível queimado é determinada
pela fórmula:
CDVaexcombd
QQQQPCIQ
++++=
, (2.8)
Onde:
Q
d
é a energia disponível;
PCI é o poder calorífico inferior;
14
Q
comb
o calor sensível do combustível;
Q
aex
a energia introduzida na fornalha pelo ar de combustão;
Q
v
a energia introduzida na fornalha pelo vapor de atomização do combustível;
Q
CD
é a energia utilizada para decompor os carbonatos presentes no combustível (Só aplicados a
Xistos).
O calor sensível do combustível depende da sua temperatura:
combPcombcomb
TCQ *
=
(2.9)
Segundo Pinheiro, a perda de energia pelos gases de chaminé em uma caldeira é o item mais
relevante, podendo chegar a 20%.
O cálculo para avaliar as perdas é baseado na lei de HESS e Kirchhoff:
)(**
atmwggggases
TTCpVQ
−=
, (2.10)
De acordo com Pinheiro, diminuindo-se a temperatura da chaminé em 15 a 20°C, eleva-se a
eficiência da fornalha em 1%.
Ainda segundo Pinheiro, em fornalhas bem projetadas e operadas com combustíveis
gasosos, a perda pela combustão incompleta é <0,5% e é determinada pelo teor de CO e mais
raramente pelo teor de H
2
.
Likins Jr (Monitoring and Control of a Furnace) afirmou que a eficiência de uma fornalha é
determinada obtendo-se a percentagem de calor fornecido para a mesma e a percentagem das perdas
que ocorrem devido ao vários fenômenos na fornalha. A partir daí, este valor de eficiência pode ser
aproveitado pelos operadores, ou utilizado por um controle automático para maximizar seu valor.
Segundo Likins, as perdas presentes quando se tem uma combustão com ar são:
Perda devido à umidade presente no ar utilizado para a combustão;
Perda devido à água no combustível;
Perda devido à água formada pela combustão;
Perda quando se tem material sólido incombustível, somado ao combustível não queimado;
Perda pela radiação das estruturas da fornalha;
Perdas não medidas
Segundo Likins, as perdas devido à umidade presente no ar e devido à água formada na
combustão são as maiores. A perda devido à água no combustível pode ser significante caso o
15
combustível contenha quantidade de água considerável. As perdas por radiação e as não medidas
são geralmente muito pequenas. A partir daí, o cálculo da eficiência pode ser determinado,
subtraindo as percentagens das perdas mais relevantes de 100%.
Johnson et al ( Steam Generator On Line Efficiency Monitor) apresentou um trabalho para
medir a eficiência em gerador de vapor baseado na perda por massa de combustível.A eficiência
seria então o poder calorífico superior do combustível subtraído do total das perdas.
Para Johnson, as perdas poderiam ser determinadas separadamente , somadas e subtraídas de
100%.
De acordo com Johnson, a perda pelo ar úmido pode ser calculada através da seguinte equação:
)(*247,0* tT
m
m
L
c
Cdry
−=
(2.11)
Onde:
L é a perda pela umidade no combustível;
Cdry
m é a massa do combustível úmido;
C
m é a massa do combustível;
T é a temperatura do gás;
t é a temperatura ambiente;
0,247 é o calor específico do ar úmido em
F
lb
BTU
*
.Foi assumido que o calor específico do gás
combustível úmido seria aproximadamente igual ao calor especifico do ar úmido.
Johnson também propôs formulas para o cálculo de perda de combustível não queimado
pela chaminé:
5,14*)
/1
/
(*
min
minmin
éChaCarbono
éChaCarbono
c
éCha
mm
mm
m
m
L
−
=
(2.12)
Onde L é a perda pelo combustível não queimado na chaminé e 14,5 é o calor de combustão do
carbono para dióxido de carbono. Este cálculo requer uma análise da chaminé para determinar o
volume de monóxido de carbono na corrente.
Para a perda por radiação, Johnson propôs que a perda seria função da carga:
95.0
)arg(*
−
=
acKL (2.13)
16
Onde L é a perda por radiação, K é uma constante.
As perdas incontáveis, como por exemplo, devido a vazamentos e purgas, são estimadas
como percentuais do calor fornecido ao gerador de vapor.
E a eficiência do gerador de vapor, segundo Johnson seria calculada da seguinte forma:
∑
−= 100*)(%100 PerdasEF
(2.14)
Em 1977, Shefield et al estudou a variação da eficiência de uma fornalha variando em
pequenas quantidades o excesso de oxigênio.
Em 1979, Shigemura, em estudo semelhante, verificou que para fornalhas que operam com
gás natural, o pico de máxima eficiência estaria em torno de 2% de excesso de oxigênio.
Ross, 1985, apresentou um modelo que maximizava a eficiência através dos gases de
combustão da fornalha. Ele se baseou em dois tipos de perdas:
Perda pelo combustível não queimado (Q
C
), e
Perda pelos gases exaustos (Q
A
).
Segundo Ross, a perda pelo combustível não queimado ocorre devido a imperfeições na
mistura do combustível com o ar e que esta imperfeição ocorre quando o excesso de oxigênio está
localizado próximo a zero.
A perda pelo combustível não queimado, quando só existem hidrogênio e monóxido de
carbono na chaminé pode se calculado pela fórmula:
WCOQCOHQHQ
C
*)%*%*(
22
+=
, (2.15)
Onde:
2
QH
é o calor de combustão do hidrogênio
QCO é o calor de combustão do monóxido de carbono
2
%H
é a percentagem de hidrogênio na corrente de chaminé
CO% é a percentagem de monóxido de carbono na corrente de chaminé
W é o volume total dos gases de combustão.
Ross apresentou também a fórmula para calcular a perda pelos gases exaustos Q
A:
17
)*(*)(*%*76,4
02
qAWTTOQ
SA
−=
(2.16)
Onde
%O
2
é a percentagem de oxigênio nos gases exaustos;
T
S
é a Temperatura de saída dos gases exaustos;
To é a temperatura ambiente
qA é o calor especifico do ar.
Então a eficiência é calculada pela seguinte equação:
100/)(%100
CA
QQEf
−−=
(2.17)
Foley,1987, propôs um meio para otimizar a eficiência de fornalhas automaticamente
utilizando um controle para a quantidade de entrada de ar para a combustão.O método
automaticamente aumentava ou reduzia a quantidade de ar.Caso a eficiência aumentasse, a
quantidade de ar aumentava gradativamente na mesma direção.Caso diminuísse, a variação do
excesso seria no sentido reverso.
A eficiência térmica às vezes é confundida com eficiência da combustão. È importante
distinguir uma da outra. Enquanto a eficiência da combustão está associada à eficiência da
conversão química do combustível em calor, a eficiência térmica de um equipamento está associada
a capacidade de aproveitamento de calor liberado pela combustão.O aproveitamento deste calor
depende da minimização das perdas decorrentes da combustão incompleta, pelos gases exaustos,
pela perda de calor pelas paredes do equipamento e outras perdas menores.
2.1.2 Excesso de ar
Para se realizar a combustão é necessária uma quantidade de ar estequiométrico chamada de
ar teórico. No entanto, para assegurar que a combustão se dará completamente, é necessário uma
quantidade de ar adicional de modo a manter um teor suficiente de oxigênio até o final da chama, e
superar as deficiências de mistura do queimador. A este ar adicional, dá se o nome de “excesso de
ar”.
18
Para combustíveis líquidos e gasosos, o excesso de ar é menor que para combustíveis
sólidos, pois quando os primeiros são introduzidos na câmara de combustão eles são fracionados,
permitindo um maior contato com os comburentes.
Segundo Moran (1999), o excesso de ar de uma combustão é a razão mássica ou molar ar-
combustível real e teórica. Ele é dado pela fórmula:
t
r
AC
AC
=
λ
(2.18)
Onde,
AC
r
é a relação ar combustível real e AC
t
é a relação
ar combustível teórica.
A quantidade de moles dos gases de combustão pode ser estimada conhecendo-se o fator
λ
ou
conhecendo-se a quantidade molar do combustível e fazendo um balanço.
Pinheiro (Controle de Combustão-Otimização do Excesso de Ar), apresentou os valores usuais de
excesso de ar para vários combustíveis e tipos de fornalhas, conforme quadro abaixo:
Tabela 2.1: Valores usuais do coeficiente de excesso de ar. Fonte: Controle de Combustão-Otimização do Excesso de Ar
A determinação prática do excesso de ar é usualmente realizada por meio de medidas de
composição dos gases de combustão em base seca, isto é sem serem afetadas pelo teor de umidade
eventual do combustível queimado.
19
Segundo Nogueira et al, caso seja conhecido os valores de CO
2
e O
2
na chaminé, o excesso
de ar poderá ser calculado através da correlação abaixo:
A
Akx
CO
x
*76,4
*76,3)
%
(
2
−−−
=
λ
(2.19)
Ou
))(%*76,41(*
)*76,3(*%
2
2
OA
AkxO
−
−−
=
λ
, (2.20)
Onde,
λ
é o coeficiente de excesso de ar,
A é o coeficiente estequiométrico = k
zy
x
+−+
2
4
,
%CO
2
teor de dióxido de carbono nos produtos de combustão;
%O
2
é o teor de oxigênio nos produtos de combustão;
x,y,z e k, teores molares do carbono,hidrogênio,oxigênio e enxofre do combustível
2.1.3 Combustão e Combustíveis
Combustão é uma das tecnologias mais antigas da humanidade e tem sido usada por mais de
um milhão de anos.
A combustão é uma reação exotérmica rápida entre duas substâncias, um combustível e um
comburente. O combustível é aquela substância que queima que se oxida, e contem em sua
composição principalmente carbono e hidrogênio, e eventualmente, outros componentes, como por
exemplo, enxofre e dióxido de carbono. O comburente é o componente da reação que fornece o
oxigênio. Geralmente é utilizado o ar atmosférico como comburente, pois este não tem custo de
fornecimento.
A energia liberada na reação, denominada entalpia de reação ou de combustão é o parâmetro
de maior interesse neste processo.
Os combustíveis podem ser classificados de acordo com o seu estado físico em:
Combustíveis sólidos: madeira, bagaço de cana, carvão mineral, carvão vegetal, coque, etc.
Combustíveis líquidos: Líquidos derivados do petróleo, xisto, álcool, etc.
Combustíveis gasosos: Metano, hidrogênio, etc.
20
Todo e qualquer processo de combustão deve atender requisitos para que ocorra
eficientemente. Estes requisitos são a temperatura, turbulência e tempo, conhecidos como “os três
T´s da combustão. A temperatura deve ser igual ou superior a temperatura de ignição do
combustível para que a reação ocorra.A turbulência é fundamental para garantir o contato entre o
combustível e o comburente.O Combustível deve ser exposto ao calor por um tempo mínimo para
que haja volatilização e queima dos gases.
2.1.4 Poder calorífico
O Poder calorífico de um combustível é a quantidade de energia que é liberada durante a
combustão completa da unidade de massa (kg) ou da unidade de volume (Nm
3
) do combustível,
sendo geralmente expressa em Kcal/kg ou Kcal/Nm
3
.Quando se considera o calor latente de
vaporização da água gerada pela reação de combustão durante a queima de combustível com o ar
seco , refere-se ao PCS, poder calorífico superior, e quando não se considera este calor latente,
refere-se ao poder calorífico inferior, PCI.Em instalações industriais, geralmente a temperatura de
saída dos gases é maior que a temperatura de condensação do vapor de água, portanto, o calor
latente não é possível de ser recuperado.Devido a esta consideração, o PCI é de maior aplicação
para os cálculos de rendimento e viabilidade econômica.
Vários autores dedicaram-se a estabelecer relações entre composição do combustível e o seu
poder calorífico.
Mendeliev apresentou em 1897, uma fórmula geral para determinação do PCI (KJ/kg), base
úmida, a partir da composição química elementar de qualquer combustível.
TTTTTT
WSOHCPCI 24)(109030.1339
−−−+=
(2.21)
Borman e Ragland (1998) apresentaram para qualquer tipo de combustível que a diferença
entre PCS e PCI de um combustível é obtida subtraindo o calor de vaporização da água nos
produtos, ou seja:
Vap
lCombustíve
OH
h
m
m
PCSPCI *
2
−=
(2.22)
Sendo
Vap
h o calor latente de vaporização da água a 25ºC.
21
Culp (1991) apresentou uma formula para o cálculo do PCS em função do PCI e da fração
em massa do hidrogênio e da umidade do combustível (base úmida), para qualquer combustível, em
base mássica:
(Kj/Kg) (2.23)
Para uma mistura de gases combustíveis, o PCS e o PCI é a soma do produto da fração
mássica ou volumétrica de um componente individual pelo respectivo PCS ou PCI do componente.
Ou seja, se a composição do combustível é conhecida, pode-se calcular o PCS ou PCI do
combustível de acordo com as fórmulas abaixo:
(2.24)
(2.25)
Onde,
PCS
i
é o Poder calorífico superior
de cada componente na mistura gasosa;
PCI
i
é o Poder calorífico inferior
de cada componente na mistura gasosa;
X
i
é a fração mássica ou volumétrica de cada componente na mistura gasosa;
Gás
PCS (MJ/Nm3)
PCI (MJ/Nm3)
Metano (CH4)
37,06
33,38
Etano (C2H6)
64,94
59,39
Propano (C3H8)
92,4
85,06
Butano (C4H10)
119,82
110,62
Pentano (C5H12)
158,2
146
Etileno (C2H4)
58,72
55,03
Propileno (C3H6)
92,1
86,01
Butileno (C4H8)
121,12
113,2
Penteno (C5H10)
150,8
141
Benzeno (C6H6)
146,1
140
Acetileno (C2H2)
54,06
52,24
Monóxido de carbono (CO)
11,77
11,77
Hidrogênio (H2)
11,9
10,06
P = 1 atm e T = 20 °C
Tabela 2.2: Poder Calorífico inferior e Superior de alguns gases. Fonte: Borman e Ragland, 1998 e Grigoriev e Zorin.
)9(2400
T
HWPCIPCS
+=−
∑
=
n
i
ii
XPCSPCS
∑
=
n
i
ii
XPCIPCI
22
Ravich (1977) propôs as seguintes equações para o cálculo do PCS e PCI de combustíveis
gasosos em Kcal/Nm
3
, sendo o valor dos gases em porcentagem:
(2.26)
(2.27)
Em laboratório, para se determinar o PCS utiliza-se o calorímetro de Junkes para
combustíveis líquidos e gasosos. Toma-se uma amostra de massa conhecida de um determinado
combustível e mede-se com precisão a quantidade de calor produzida com a queima total do
combustível. Á quantidade de calor liberada assim determinada é o PCS, (em Inglês, HHV, High
Heat Value).
2.2 Transferência de calor pelas paredes (Placas planas)
A figura abaixo representa a parede da fornalha.
Qrad
Qcond
Qconv
Figura 2.1:
Desenho esquemático do fluxo de calor pelas paredes da fornalha.
Considerando o volume de controle representado na figura, tem-se a seguinte equação de
balanço de energia:
radconvCond
QQQ
+=
, (2.28)
Onde,
Cond
Q é o calor transferido para a parede por condução, podendo ser calculado pela lei de Fourier:
66105846342125
1048362422
350360290220150377
30723716695615,302,30
HCHCHCHCHCHC
HCHCHCCHSHHCOPCS
++++++
+
+
+
+
+
+
=
66105846342125
1048362422
335337271205141349
2832181525,85568,252,30
HCHCHCHCHCHC
HCHCHCCHSHHCOPCI
++++++
+
+
+
+
+
+
=
23
L
TKA
Q
Cond
∆
=
, (2.29)
K
é o coeficiente de condutibilidade térmica do material,
A
é a área de troca térmica
T
∆
é o gradiente de temperatura entre as duas faces da placa.
Conv
Q
é o calor transferido da placa para o ambiente através do mecanismo de convecção, pode ser
calculado pela lei de Newton de resfriamento:
)(
∞
−=
TThAQ
sConv
, (2.30)
h
é o coeficiente de transferência convectiva de calor,
A
é a área de troca térmica
s
T
é a temperatura da superfície da placa
∞
T
é a temperatura do ambiente
rad
Q
é o calor transferido por radiação, podendo ser calculado pela fórmula abaixo
)(
∞
−=
TThAQ
srad
(2.31)
h
é o coeficiente de transferência radiativa de calor,
A
é a área de troca térmica
s
T
é a temperatura da superfície da placa
∞
T
é a temperatura do ambiente,
Segundo Incropera, todo esforço para cálculos de transferência de calor por convecção se
resume, essencialmente, ao cálculo do coeficiente de transferência conectiva, sendo que:
L
KNu
h
conv
*
=
(2.32)
Para Incropera, as situações nas quais não existe velocidade forçada, mesmo existindo
correntes de convecção da massa, são descritas pelo mecanismo de convecção livre ou natural.
Estas situações ocorrem quando forças de volume atuam sobre um fluido no qual existem gradientes
de densidade. Este gradiente de densidade ocorre devido a um gradiente de temperatura entre a
superfície e o meio e a força de volume devido a gravidade.
24
Em escoamentos externos em geral, tem-se as seguintes condições para determinar que tipo
de convecção será predominante:
1~
Re
2
Gr
, Deverão ser considerados os efeitos combinados de Convecção natural e forçada;
1
Re
2
<<
Gr
, Os Efeitos da convecção livre deverão ser desprezados;
1
Re
2
>>
Gr
, Os efeitos da convecção forçada deverão ser desprezados.
Ou seja, um escoamento de convecção livre é aquele causado exclusivamente pelas forças
de empuxo e não existe velocidade de convecção forçada. Neste caso Pr),(
GrfNu
=
.
Para convecção natural, em escoamentos externos, Churchill e Chu, recomendaram uma
correlação que pode ser aplicada sobre todo o domínio de Rayleigh, e tem a forma:
{ }
2
27
8
16
9
6
1
Pr
492,0
1
*387,0
825,0
+
+=
Ra
Nu
(2.33)
Segundo Incropera, é possível conseguir resultados ligeiramente mais exatos para o Nusselt,
no escoamento laminar, mediante a seguinte expressão:
9
4
16
9
4
1
Pr
492,0
1
*670,0
68,0
+
+=
Ra
Nu
(2.34)
Sendo que Ra é o numero de Rayleigh e pode ser calculado da seguinte forma:
Pr*
GrRa
=
,
(2.35)
Gr, o número de Grashof,
Pr, o número de Prandtl.
25
De acordo com Incropera, o número de Grashof tem o mesmo papel na convecção livre que
o número de Reynolds tem na convecção forçada, sendo:
(2.36)
β
, o coeficiente de expansão térmica;
ν
, a viscosidade cinemática;
L, o comprimento característico.
Segundo Incropera, pode-se modelar o modo radioativo de maneira análoga ao modelo
convectivo de forma que:
)(**
infsup
TThAQ
radrad
−=
e (2.37)
(
)
( )
infsup
4
inf
4
sup
**
TT
TT
h
rad
−
−
=
εσ
,
(2.38)
Sendo,
h
rad
é
o coeficiente de transferência por radiação,
σ é a constante de Stefan-Boltzmann;
ε é a emissividade do meio.
2.3 Diagrama de Sankey
Diagramas de Sankey são formas gráficas de representar os fluxos energéticos desde a sua
entrada até os usos finais, caracterizando as diversas transformações intermediárias e as perdas
associadas. Os fluxos são representados por faixas, cuja largura corresponde à sua magnitude em
unidades energéticas.
2
3
infsup
*)(**
ν
β
LTTg
Gr
−
=
26
Q2
Q3
Q5
Q4
Q1
Figura 2.2: Exemplo de um Diagrama de Sankey.
2.4 Gás natural: Composição do gás atual e do gás de Manati
O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves, que em condições normais de
temperatura e pressão se encontra no estado gasoso.
Quanto à origem, o gás natural pode ser classificado como:
Gás associado: Quando a predominância é de petróleo na exploração da jazida, sendo
separado durante o processo de produção, passando a ser um Co-produto;
Figura 2.3:
Fluxograma simplificado de Poços de Gás Associado. Fonte: Adaptado do livro”Gás Natural” da Bahiagás
Gás não associado: Quando o gás natural é obtido em grande quantidade diretamente do
reservatório, sendo pequena a quantidade de petróleo produzido. Neste caso, o petróleo é
considerado um co-produto.
27
Figura 2.4:
Fluxograma simplificado de Poços de Gás não associado. Fonte: Adaptado do livro “Gás Natural” da Bahiagás
A composição do gás natural pode variar de campo para campo, de acordo com o material
orgânico que lhe deu origem, os processos naturais a que foram submetidos e o processamento em
unidades industriais, dentre outros fatores.
A composição predominante do gás natural é metano, e em quantidades menores, etano,
propano e outros hidrocarbonetos de maior peso molecular.
Outros compostos podem ser encontrados nos gás natural, entre eles: Nitrogênio, Dióxido de
Carbono, água e impurezas como, por exemplo, compostos de enxofre.
Pode ser denominado de gás úmido, o gás que contém frações líquidas de hidrocarbonetos e
gás seco aquele que tem as frações líquidas retidas após processamento nas UPGN (Unidade de
Processamento de gás natural)..
Elementos Associado
1
Não Associado
2
Processado
3
Metano
78,74
87,12
88,56
Etano
5,66
6,35
9,17
Propano
3,97
2,91
0,42
I-Butano
1,44
0,52
-
N-Butano
3,06
0,87
-
I-Pentano
1,09
0,25
-
N-Pentano
1,84
0,23
-
Hexano
1,8
0,18
-
Heptano e superiores
1,7
0,2
-
Nitrogenio
0,28
1,13
1,2
Dióxido de carbono
0,43
0,24
0,65
PCI ( Kcal/m3)
11666
9249
8621
PCS (Kcla/m3)
12816
10223
9549
Tabela 2.3: Composição típica do Gás natural. Fonte: WWW.CONPET.GOV.BR
1
Gás de bacia de Campos, RJ –
2
Gás da bacia de Santos,SP –
3
Saída da UPGN-Candeias,Ba
28
O gás natural utilizado atualmente na PVC-Ba é o gás proveniente da bacia do recôncavo.
Está prevista a substituição deste gás natural para o gás da bacia de Manati em 2009 devido à
pressão declinante do gás da bacia do recôncavo.
Elementos Recôncavo Manati
Metano
88,85
88,56
Etano
8,99
3,78
Propano e maiores
0,51
1,5
H2S
Traçõs
-
CO2
0,86
0,35
N2
0,79
5,8
PCI ( MJ/NM3
39,25
S/I
Tabela 2.4: Composição típica do Gás natural da bacia do recôncavo e de Manati Fonte: Livro Gás natural da Bahiagás.
As especificações do gás para consumo são ditadas pelo regulamento técnico ANP -
Agência Nacional de Petróleo N° 03/2002, anexo a portaria N° 104, de 08 de Julho de 2002,
emitida pela Agência Nacional de Petróleo.
Característica Unidade Portaria ANP N°104
kJ/ m³
35.000 a 42.000
kWh/m³
9,72 a 11,67
kcal/m³
8.360 a 10.032
Índice de Wobbe
kJ/m³
46.500 a 52.500
Metano Mínimo
% vol.
86
Etano Máximo
% vol.
10
Propano Máximo
% vol.
3
Butano e mais pesados Máximos
% vol.
1,5
Oxigênio Máximo
% vol.
0,5
Inertes (N2 + CO2 ) Máximos
% vol.
5
Nitrogênio
% vol.
2
Enxofre Total Máximo
mg/m3
70
Gás Sulfídrico (H2S) Máximo
mg/m3
15
Ponto de orvalho de água a 1atm, Máximo.
ºC
-39
Poder Calorífico Superior
Tabela 2.5: Especificação do Gás natural segundo norma ANP N° 104
2.5 Tipos de fornalhas
Fornos são equipamentos estáticos, necessários a uma indústria de transformação
petroquímica, onde é requerida grande quantidade de calor para a transformação de matéria prima
em produtos.
29
Existem vários tipos de fornos, porém os mais utilizados são os tipo caixa e os circulares.
As fornalhas utilizadas na Braskem-PVC são do tipo caixa com tiragem natural, revestida
internamente com material refratário e isolamento térmico, com estrutura externa de aço carbono.
2.6 Elementos constituintes de uma fornalha
2.6.1 Chaminé:
A chaminé, situada acima da seção de convecção, possui duas finalidades fundamentais:
Descarregar os gases da combustão para a atmosfera onde possam ser rapidamente diluídos;
Provocar a tiragem necessária à operação do forno.
Figura 2.5:
Chaminé da Fornalha.
2.6.2 Tiragem
A eficiência de um forno depende do escoamento dos gases residuais para a atmosfera, pois
este movimento ascendente garante a troca de calor dos gases quentes com o fluido da área de
convecção. A este escoamento damos o nome de tiragem, definida como o fluxo formado pela
corrente de ar frio que entra para os maçaricos e a de gás residual quente, mais leve, que sai pela
chaminé. A tiragem é medida pela diferença entre a pressão atmosférica local e a pressão do gás
residual em um ponto particular dentro do sistema forno-chaminé. A pressão interna varia ao longo
do trajeto dos gases no forno. Há uma queda de pressão em cada seção do forno (inclusive na
chaminé), cujo somatório deve ser vencido pela tiragem natural. A tiragem natural é criada pela
chaminé, de acordo com o princípio de Arquimedes
.
Tiragem natural, é a diferença de pressão entre a atmosfera exterior e a coluna de gases aquecidos,
medida em qualquer ponto da fornalha e expressa em milímetros ou polegadas de coluna d’água.
Os gases aquecidos têm massa específica menor que o ar atmosférico. Em razão disso,
tomando como ponto de referência o chão da fornalha, a pressão exercida pela coluna de gás
quente, compreendida entre o chão da fornalha e a boca da chaminé, é menor que a pressão exercida
30
por uma coluna de ar frio de mesma altura. Consequentemente, o ar frio exterior penetrará na
fornalha, através dos registros de ar dos maçaricos, expulsando um volume equivalente de gases de
combustão; Por sua vez, esse ar frio, em razão da combustão, torna-se aquecido e será deslocado
através da fornalha para a chaminé, empurrado por nova massa de ar frio da atmosfera externa.
2.6.3 Zona de Convecção
É a parte do forno em que as superfícies dos tubos estão protegidas do calor de radiação das
chamas, e são aquecidas pelo calor de convecção dos gases exaustos.
Os gases de combustão que passam da seção de radiação para a convecção, possuem
temperaturas elevadas e são, portanto, aproveitados para o aquecimento.
Os tubos desta seção possuem inúmeros pinos soldados nas suas superfícies externas, com a
finalidade de aumentar o contato com os gases. Também são usadas aletas colocadas no sentido
longitudinal dos tubos.
2.6.4 Zona de Radiação
A seção de radiação é a parte do forno onde se efetua a combustão, e na qual as superfícies
dos tubos estão expostas ao calor radiante das chamas dos maçaricos.
Nesta seção, ocorre a maior parte de transmissão de calor aos tubos, e, por conseguinte, ao
fluido de trabalho.
2.6.5 Serpentinas
As serpentinas são os tubos por onde flui a matéria prima a ser aquecida para craqueamento.
No caso específico da Braskem-PVC, os fornos são constituídos de serpentinas
economizadoras aletadas na zona de convecção e de serpentinas com passe de aço inoxidável na
zona de radiação.
Figura 2.6:
Serpentinas da Zona de radiação
31
.
2.6.6 Isolamento Térmico
O isolamento térmico é feito com revestimento refratário, com as seguintes finalidades:
Controle de temperatura dos processos e produtos;
Conservação de calor;
Proteção da estrutura metálica dos fornos;
Proteção pessoal;
Transmissão de calor por radiação pelo aquecimento do refratário
;
2.6.7 Damper
A relação entre ar e o combustível é importante, principalmente porque afeta à temperatura
da chama. Entende-se por temperatura da chama, aquela na qual os gases de combustão são
aquecidos. Quanto maior for à quantidade de ar (ou de produtos de combustão) que devem ser
aquecidos pela chama, menor será a temperatura resultante na mesma e menor a intensidade de
radiação. Disto pode-se concluir que, grandes quantidades de excesso de ar, reduzem a transferência
de calor por radiação e devido as mesmas razões, a circulação dos gases de combustão também
reduz a temperatura da chama.
O conhecimento do excesso de ar admitido num forno é importante, pois quando a
quantidade é demasiada, não só a eficiência do forno, como a sua capacidade máxima ficam
reduzidas. Além disso, todo o ar que entra e não é utilizado na combustão, consome certa
quantidade de calor para seu aquecimento
.
2.6.8 Câmara de combustão
É o espaço físico destinado para ocorrer a combustão. Segundo Yanagira et al, para um
câmara de combustão ser bem projetada deve-se ter:
Volume apropriado ao tipo e a quantidade do combustível a ser queimado;
Altura compatível com a circulação de água nos tubos e tempo de queima do combustível;
Disposição dos queimadores para evitar contato direto da chama com os tubos;
Forma da câmara para favorecer a queima e garantir o fluxo regular dos gases de
combustão;
32
Temperaturas compatíveis com o equipamento e com o próprio combustível que se deseja
queimar.
2.6.9 O equipamento em estudo
O equipamento em estudos foi a fornalha B da Braskem-PVC.
O forno de pirólise de dicloroetano é um aquecedor flamo tubular duplo-horizontal na seção
de radiação e horizontal na seção de convecção.
Estes fornos são projetados para operarem em tiragem natural.
Cada forno possui 4 fileiras com 10 maçaricos por lado, completando um total de 40
maçaricos em cada face e 80 maçaricos por forno.
Os queimadores do anel inferior de cada face têm maior potência que os maçaricos dos anéis
superiores. O Objetivo desta distribuição é aproveitar ao máximo a carga térmica visto que as
fileiras da região inferior estão mais distantes da chaminé da fornalha.
2.6.10 Dados de Projeto
Na tabela abaixo temos as faixas de operação da tecnologia original para as variáveis dos
fornos F-1401 A e B da Braskem PVC-Ba.Os valores abaixo foram retirados da folha de dados do
equipamento.
Projeto do forno
Variável Valor unidade
Excesso de ar 15 %
Peso molecular do gás 16,8 kg/Kgmol
PCI 8500~8800
Kcal/Nm3
Carga térmica AAC 1,14 MM Kcal
Carga térmica aquecimento EDC 2,647 MM Kcal
Carga térmica vaporização do EDC 1,369 MM Kcal
Carga térmica craqueamento e aquecimento da mistura 5,444 MM Kcal
Eficiência 88,8 %
Tabela 2.6:
Dados de Projeto da Fornalha. Fonte: Folha de dados da Fornalha
33
2.7. Conclusão
Através da pesquisa bibiliográfica foi possível perceber:
A inexistência de uma norma para o cálculo do balanço térmico em fornalhas. Esta lacuna
impossibilita que a definição de rendimento térmico seja uniformizada e praticada por todos
da mesma forma.
Existem hoje dois métodos consagrados para o cálculo da eficiência energética em fornalhas
e caldeiras: O método direto e o método indireto. O primeiro leva em consideração a carga
térmica útil repassada para o fluido ou fluidos de trabalho. O segundo está associado às
várias perdas dos equipamentos térmicos;
O coeficiente de excesso de ar é um fator importantíssimo para o acompanhamento de uma
fornalha, pois ele influencia tanto na eficiência dão equipamento quanto na geração de
monóxido de carbono e NO
X
para a atmosfera;
A maior parcela de perdas térmicas em equipamentos de combustão está associada aos gases
efluentes destes equipamentos, podendo chegar a 20% da carga total de entrada.
34
Capítulo 3
Modelagem 3
A
modelagem para a eficiência da combustão na “firebox”, proposta nesta dissertação, foi
inicialmente validada utilizando a folha de dados das fornalhas.
3.1 Hipóteses simplificadoras
Foram assumidas as seguintes hipóteses simplificadoras:
Os gases, tanto no interior quando no lado externo da fornalha foram considerados como
gases ideais, pois operam com baixas pressões e altas temperaturas;
Energia cinética e potencial dos gases de exaustão são desprezadas;
Não foi levada em consideração a qualidade do ar de alimentação para a combustão, ou seja,
foi assumido que para as três fornalhas, a composição do ar se equivalia;
Não foi considerado o fenômeno da dissociação térmica do CO
2
, pois este só ocorre em
temperaturas acima de 2000 K.
A conversão utilizada como entrada para o programa foi a conversão média dos três fornos,
pois só existe um totalizador de MVC que computa a produção dos três fornos em paralelo;
A temperatura da parede da fornalha foi considerada isotérmica, ou seja, assumindo que
todos os pontos da parede possuem a mesma temperatura;
Para efeito da análise da combustão e da eficiência da fornalha, foram abordados apenas os
reagentes e os produtos finais da Combustão, desconsiderando os produtos intermediários;
35
A velocidade do vento na região foi considerada desprezível para efeito do cálculo de
transferência de calor pelas paredes da fornalha. Os dados apresentados no gráfico 3.1 foram
resultados de medições realizadas a cada 15 minutos no dia 11/09/08. Devido aos baixos
valores de velocidade na região dos fornos, o mecanismo considerado para a transferência
de calor foi a convecção natural.
Velocidade do vento na região do Forno
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
n° da amostra
Vel ( m/s)
Gráfico 3.1:
Gráfico da Velocidade do vento na região das fornalhas.
3.2 Balanços de massa e energia
Num processo de combustão, os balanços de massa e energia são os primeiros passos para
avaliação da eficiência de uma fornalha.
A primeira etapa desta dissertação foi desenvolver um programa próprio para cálculo da
eficiência da fornalha. Ele foi desenvolvido usando-se a linguagem Matlab. Esta linguagem foi
escolhida por aliar a facilidade para introdução e visualização de dados, a interface gráfica e a
potência computacional de uma linguagem estruturada de alto nível. As equações e dados
necessários ao algoritmo foram aproveitados dos balanços de massa e energia.
Neste capítulo, apresentaremos os balanços de massa e energia da fornalha visando uma
análise correta do ponto de vista termodinâmico. Serão apresentadas as equações para todas as
entradas e saídas (perdas) de energia da fornalha.
36
O balanço é feito considerando as trocas pelas fronteiras do forno, envolvendo as correntes
de massa de ar, gás combustível, gases de exaustão, produto a ser aquecido e craqueado e água a ser
aquecida para a produção de vapor. É também considerada a perda de calor para as estruturas e
paredes da fornalha.
3.2.1 Balanço de Massa
A figura abaixo mostra o volume de controle onde serão realizados os balanços de massa e
energia: A fornalha.
A fornalha pode ser considerada um sistema aberto, pois existe fluxo de massa (Combustível, ar
para combustão e gases exaustos) e energia (Calor) pelas fronteiras do seu volume de controle.
Gases
N2
chareal
CO
chareal
F
gases
O2
chareal
T
gases
CO2
chareal
H2O
chareal
Agua
F
AAC
F
AAC
T
inAAC
T
outAAC
AR
F
arreal
EDC
Gás natural F
EDC
Gás natural
T
inEDC
T
GN
T
GN
P
GN
P
GN
V
GN
V
GN
m
EDCout
Tparede Tad
m
MVCout
m
HClout
T
out
Figura 3.1:
Desenho esquemático do balanço de massa e energia.
Para a combustão do gás natural, as principais reações são:
Reação de combustão do Metano:
OHCOOCH
2224
2121 +→+
Reação de combustão do Etano:
37
OHCOOHC
22262
325.31
+→+
Reação de combustão do Propano:
OHCOOHC
22283
4351
+→+
Reação de combustão do Butano:
OHCOOHC
222104
545.61
+→+
Com a utilização de um analisador em linha na saída da chaminé da fornalha obtem-se as
composições do O2, CO e CO2.
A composição do N
2
é calculada, em base seca, pela seguinte formula:
222
%100
COCOON
−−−=
(3.1)
Utilizando-se uma base de 100 Kmol/h na chaminé tem-se:
100
*100
2
2
O
nO
=
, (3.2)
100
*100
CO
nCO
=
, (3.3)
100
*100
2
2
CO
nCO
=
(3.4)
100
*100
2
2
N
nN
=
, (3.5)
Onde n é a vazão molar de cada composto para cada 100 Kmol/h de vazão na chaminé.
222
nNnCOnCOnOn
total
+++=
, (3.6)
Para o calculo da fração molar de cada composto, utiliza-se,
total
n
nO
XO
2
2
=
(3.7)
38
total
n
nCO
XCO =
(3.8)
total
n
nCO
XCO
2
2
=
(3.9)
total
n
nN
XN
2
2
=
, (3.10)
Para o balanço de massa se faz necessário a realização de um balanço de carbono na
chaminé.
Pelas reações de combustão do gás natural, o número de Carbonos é obtido da formula abaixo:
)
100
100
*4
100
*3
100
*2
100
(*
2
1048362
4
min
COHCHCHCCH
VNC
GNCécha
++++=
, (3.11)
Onde,
NC
chaminé
é a quantidade de carbonos na chaminé, considerando a vazão real
CH
4
é a composição
de metano no gás natural;
C
2
H
6
é a composição
de etano no gás natural;
C
3
H
8
é a composição
de propano no gás natural;
C
4
H
10
é a composição
de butano no gás natural;
CO
2
é a composição de dióxido de carbono no gás natural;
Para a obtenção da vazão real dos gases exaustos,
)(
100*
2
min
nCOnCO
NC
F
écha
Gases
+
=
(3.12)
A vazão real dos gases exaustos, em Kmol/h será:
22
*
XOFO
gaseschareal
=
(3.13)
XCOFCO
gaseschareal
*
=
(3.14)
22
*
XCOFCO
gaseschareal
=
(3.15)
39
22
*
XNFN
gaseschareal
=
, (3.16)
A vazão de vapor de água na chaminé é dada pela estequiometria da reação, logo:
)
100
*5
100
*4
100
*3
100
*2(*
1048362
4
2
HCHCHC
CH
VOH
GNCchareal
+++=
(3.17)
Para o calculo de N
2
da reação, tem-se:
222
*
NVNN
GNCcharealreação
−=
(3.18)
Sendo N
2
, a composição de nitrogênio presente no gás natural.
Com N
2reação
, é possível calcular o oxigênio que entra na reação:
79
21
*
22
reaçãoreal
NO =
, (3.19)
Logo é calculada a vazão de ar para a reação:
realreaçãoarreal
ONF
22
+=
(3.20)
Os valores estequiométricos de oxigênio serão:
100
*5,6
100
*5
100
*5,3
100
*2(*
1048362
4
2
HCHCHC
CH
VO
GNCest
+++=
, (3.21)
E então o excesso de oxigênio pode ser verificado:
100*
)(
(%)
2
22
2
est
estreal
O
OO
ExcessoO
−
=
(3.22)
De maneira análoga, para o cálculo do excesso de ar:
21
79
*
22
estest
ON =
(3.23)
estestarest
ONF
22
+=
(3.24)
(3.25)
100*
)(
(%)
arreal
arestarreal
F
FF
ExcessoAr
−
=
40
3.2.2 Balanço de energia
Conforme descrito no capítulo 2, existem dois métodos para o cálculo da eficiência de um
forno:
O método direto, que pode ser calculado pela equação abaixo:
%100*)(
disponível
absorvido
direto
Q
Q
=
η
(3.26)
Ou pelo método indireto,
perdas
indireto
−=
%100
η
(3.27)
Pelo primeiro principio da termodinâmica que é a lei da conservação de energia, aplicado a
sistemas com fluxo de energia e massa ao volume de controle, tem-se :
∑∑
++++=++++
ss
s
ss
VC
ee
e
eeVC
WZ
V
hm
dt
dE
WZ
V
hmQ
)
2
()
2
(
(3.28)
Durante a operação normal da fornalha em estudo, algumas hipóteses devem ser
consideradas:
No regime permanente, não existem variações de energia no volume de controle, logo;
0
=
dt
dE
VC
(3.29)
A velocidade dos gases de combustão, do combustível e comburente na entrada e saída do
volume de controle é desprezível, ou seja, admite-se não haver variações de energia cinética
e potencial, logo:
∑
∑
=+
sseeVC
hmhmQ (3.30)
A equação acima pode ser modificada para a seguinte forma:
perdasQQQQ
AACEDCarGn
++=+
, (3.31)
41
Em equipamentos térmicos, a parcela de perda pode ser reescrita como:
paredeCOgases
QQQperdas ++=
(3.32)
Desta maneira a equação do balanço de energia para a fornalha fica da seguinte forma:
paredeCOgasesAACEDCarGn
QQQQQQQ ++++=+
(3.33)
natural Gás do
combustão a devida
energia de Taxa
+
ar do
entalpia a devida
energia de Taxa
=
EDC fluido o
para passada
energia de Taxa
+
Água fluido o
para passada
energia de Taxa
+
combustão de gases
pelos perdida
energia de Taxa
+
queimado não
lcombustíve perdida
energia de Taxa
+
fornalha da
estruturas pelas perdida
energia de Taxa
Onde:
Q
GN
é a carga térmica cedida ao sistema pela combustão do gás natural;
Q
ar
é carga térmica proveniente do ar, necessário para a combustão;
Q
EDC
se refere à carga térmica absorvida pela corrente de EDC que passa nas serpentinas da
fornalha;
Q
AAC
é a parcela de energia que é absorvida pela água de caldeira destina a produção de vapor;
Q
gases
é a energia perdida pelos gases que saem na chaminé da fornalha;
Q
CO
é a energia perdida pela combustão incompleta do gás natural;
Q
parede
é a energia perdida pelas estruturas da fornalha;
3.3 Cálculo da carga térmica do gás natural
A carga térmica proveniente do gás natural (Q
GN
) pode ser calculada da seguinte forma:
(3.34)
Onde V
GN
é a vazão de gás natural, P é a pureza do gás natural, x
i
é a fração volumétrica dos
compostos na mistura gasosa e PCI
i
é o poder calorífico de cada composto individualmente.
ii
n
i
GN
PCIxPVQgn ***
∑
=
42
Para a vazão de gás natural, foi necessária a correção de temperatura, pressão e peso
molecular para as condições atuais, que diferem das condições para as quais a placa de orifício,
responsável pela medição do gás natural, foi projetada.
Os fatores para a correção da vazão de gás são os seguintes:
15.273
15.273
+
+
=
GN
projeto
T
T
FT , fator para correção de temperatura. (3.35)
033.1
033.1
Pr
+
+
=
ojeto
GN
P
P
FP , fator para correção da pressão. (3.36)
ojeto
GN
PM
PM
FPM
Pr
= , Fator para correção do peso molecular. (3.37)
FPMFPFTVV
GNGNC
***= ,
Logo:
ojetoojeto
projeto
GN
GN
GN
GNGNC
PMP
T
PM
T
P
VV
PrPr
1
*)
033.1
15.273
(**
15.273
033.1
*
+
+
+
+
=
(3.38)
Que é a fórmula utilizada pelo fornecedor (Yokogawa) do sistema Digital de Controle Distribuído
da Braskem - PVC.
Onde,
V
GNC
é a vazão corrigida do gás
V
GN
é a vazão do gás,
P
GN
é a pressão do gás natural,
T
GN
é a temperatura do gás,
PM
GN
é o peso molecular do gás,
T
projeto
é a temperatura do gás nas condições de projeto=25°C
43
P
projeto
é a pressão do gás nas condições de projeto = 7,61 Kgf/cm
2
PM
projeto
é o peso molecular do gás nas condições de projeto = 16,8 g/gmol,
Para o cálculo do peso molecular do gás foi utilizada a seguinte formula:
iiGN
PMxPM
∑
= , (3.39)
onde x
i
é a fração volumétrica dos compostos e PM
i
é o peso molecular de cada composto na
mistura gasosa.
3.4 Cálculo da carga térmica do ar de combustão
O termo Q
ar
se refere à carga térmica proveniente do ar necessário para a combustão e foi
calculado da seguinte forma:
(3.40)
Onde n
i
é número de moles dos componentes oxigênio e Nitrogênio e H
i
é a entalpia de cada
composto individualmente.
Para o cálculo das entalpias do oxigênio e nitrogênio foi utilizada a seguinte correlação:
(3.41)
A B C D
CH
4
4,598
1,245E-02
2,860E-06
-2,703E-09
C
3
H
6
1,292
4,254E-02
-1,657E-05
2,081E-09
C
3
H
8
-1,009
7,315E-02
-3,789E-05
7,678E-05
C
4
H
10
2,266
7,913E-02
-2,647E-05
-6,740E-10
CO
2
4,728
1,754E-02
-1,338E-05
4,097E-09
CO
7,373
-3,070E-03
6,662E-06
-3,037E-09
O
2
6,713 -8,790E-07 -4,170E-06 -2,544E-09
N
2
7,440
-3,240E-03
-6,400E-06
-2,790E-09
H
2
O
7,701 4,595E-04 -2,521E-06 -8,510E-10
Tabela 3.1: Constantes A, B, C e D para o cálculo da entalpia. Fonte: Praunitz e Sherwood , 3° Edição
ii
n
i
ar
HinQ *
∑
=
)))
4
3
(*
2
(*(*)))*
4
3
(*
2
(*(*
***
DC
T
B
TATT
DC
T
B
TATH +++−+++=∆
44
T* é a temperatura de referência, utilizada nesta dissertação como 273,15K.
3.5 Cálculo da carga térmica absorvida pela carga (EDC)
O termo Q
EDC
se refere à carga térmica absorvida pelo dicloroetano para produção do
monômero do cloreto de vinila (MVC) e ácido clorídrico através da reação endotérmica:
HClClHCClHC +→
∆
32242
Pode ser dividido da seguinte forma:
AQMixacVapEDCAqEDCEDC
QQQQQ +++=
Re
(3.42)
A parcela Q
AqEDC
é o calor sensível necessário para aquecer o EDC desde a temperatura de
alimentação (T
inEDC
) até a temperatura de vaporização de EDC, 245°C.Logo,
)245(**
inEDCEDCEDCAqEDC
TCpFQ −= , (3.43)
Onde,
F
EDC
é a vazão de EDC para a fornalha,
C
pEDC
é a capacidade calorífica do EDC
A parcela Q
vapEDC
é o calor latente de vaporização do EDC a 245°C,
vapEDCvapEDC
HFQ ∆= * (3.44)
Sendo
vap
H∆ o calor de vaporização do EDC.
O termo Q
reac
é o calor absorvido pela carga para que ocorra o craqueamento propriamente
dito. Esta parcela é calculada da seguinte forma:
reacEDCreac
HXFQ ∆= ** (3.45)
Onde X é a conversão e
H
∆
é a entalpia da reação.
Por fim, o termo Q
Aqmix
é a carga térmica utilizada
para aquecer a mistura gasosa, EDC,
MVC e HCl de 245°C até a temperatura de saída da fornalha.
HCloutMVCoutEDCoutAqmix
QQQQ ++= (3.46)
)245(** −=
outEDCEDCoutEDCout
TCpmQ (3.47)
)245(** −=
outMVCMVCoutMVCout
TCpmQ (3.48)
45
)245(** −=
outMVCHCloutHClout
TCpmQ (3.49)
3.6 Cálculo da carga térmica absorvida pela água
A carga térmica absorvida pela água de caldeira na zona de convecção da fornalha pode ser
calculada como:
)(**
inAACoutAACAACAACAACt
TTCpFQ −= (3.50)
Onde F
AAC
é a vazão de água nas serpentinas de
recuperação de calor,
T
outAAC
é a temperatura de saída de água nas serpentinas.Como existe uma bifurcação de
alimentação de água, com uma indicação de temperatura de água para cada ramal, foi considerado a
média das temperaturas, de forma que:
2
)(
21 outAACoutAAC
outAAC
TT
T
+
= (3.51)
T
inAAC
é a temperatura de entrada de água;
C
pAAC
é a capacidade
calorífica da água.
Os valores da capacidade calorífica da água foram gerados no Aspen Plus, chegando-se a seguinte
correlação:
9523,0*001,0)(*000006,0)(*00000002,0)(
23
++−=
inAACinAACinAACAAC
TTTTCp
(3.52)
3.7 Cálculo da carga térmica dos gases de combustão
Para o cálculo da parcela de energia perdida nos gases de combustão foi utilizada a seguinte
equação:
OHeOchaHCOechaCO
COeCOchaOechaONechaNGases
HnHn
HnHnHnQ
2min22min2
min2min22min2
**
***
∆+∆
+
∆
+
∆
+
∆
=
(3.53)
Onde n
i
são os valores de moles de cada composto na corrente da chaminé. Estes valores
foram obtidos do balanço de massa descrito na seção 4.1.
46
Os valores das entalpias foram obtidos da equação abaixo:
(3.54)
T é a temperatura dos gases exaustos, e para as constantes A, B, C e D, ver tabela 4.1.
3.8 Cálculo da carga térmica perdida pelo combustível não queimado
O termo Q
CO
é a energia não desprendida pelo gás natural devido à combustão incompleta.
A equação para o seu cálculo será:
CombCOCOCO
HnQ ∆= * (3.55)
Onde n
co
é o número de moles de CO na corrente da chaminé e
CombCO
H∆ é a energia desprendida
pela queima de um mol de CO.
3.9 Cálculo da carga térmica perdida pelas paredes da fornalha
Para o calculo da parcela de energia perdida pelas estruturas do forno foi utilizado o modelo
de placas planas.
Q
parede
=
Qrad
+Q
conv
T
inf
T
sup
Figura 3.2:
Fluxograma simplificado para avaliação da carga térmica perdida pelas paredes da fornalha.
)))
4
3
(*
2
(*(*)))*
4
3
(*
2
(*(*
***
DC
T
B
TATT
DC
T
B
TATH +++−+++=∆
47
O calor perdido pelas estruturas da fornalha ocorre por convecção e radiação, logo:
radconvParede
QQQ +=
,
(3.56)
3.9.1 Cálculo da parcela de calor devido à convecção
)(**
infsup
TThAQ
convconv
−=
(3.57)
De acordo com Incropera e Dewitt, o coeficiente convectivo pode ser calculado através da
equação:
L
KNu
h
conv
*
=
,
(3.58)
Onde,
Nu
é o número de Nusselt,
K
é o coeficiente de transferência de calor do ar
L
é o comprimento característico da placa
De acordo com a seção 2.2,
1~
Re
2
Gr
, Deverão ser considerados os efeitos combinados de Convecção natural e forçada;
1
Re
2
<<
Gr
, Os Efeitos da convecção livre deverão ser desprezados;
1
Re
2
>>
Gr
, Os efeitos da convecção forçada deverão ser desprezados.
Utilizando os valores da tabela 3.2 para as propriedades na região próxima as fornalhas,
foram calculados os números de Reynolds e de Grashof para avaliar o mecanismo de convecção
predominante.
48
Grandeza
Unidade
Valor
Gravidade (m/s
2
)
g 9,81
Temperatura superficie (K)
Ts
355,15
Temperatura do ar (K)
T∞
305,15
Coeficiente de expansão térmica (K
-1
)
β 0,00327708
Comprimento caracteristico (m)
L
8
Velocidade do ar (m/s)
V
0,5
Viscosidade (m
2
/s)
µ 0,00001589
Tabela 3.2:
Dados e propriedades do ar na região das fornalhas
5
10*52,2
00001589,0
8*5,0*
Re ===
ν
LV
143,51
)10*52,2(
10*26,3
Re
25
12
2
>>==
Gr
Logo os efeitos da convecção forçada podem ser desprezados e Pr),(GrfNu
=
.
Para placas verticais, o número de Nusselt pode ser calculado com a seguinte correlação:
{ }
2
27
8
16
9
6
1
Pr
492,0
1
*387,0
825,0
+
+=
Ra
Nu
(3.59)
Sendo que Ra é o numero de Rayleigh e pode ser calculado da seguinte forma:
Pr*GrRa
=
,
(3.60)
(3.61)
Sendo,
Gr, o número de Grashof,
2
3
infsup
*)(**
ν
β
LTTg
Gr
−
=
12
2
3
2
3
infsup
10*26,3
00001589,0
8*)15,30515,355(*003277,0*81,9
*)(**
=
−
=
−
=
ν
β
LTTg
Gr
49
Β, o coeficiente de expansão térmica
V, a viscosidade cinemática
Pr, o número de Prandtl
L, o comprimento característico
3.9.2 Cálculo da parcela de calor devido à radiação
)(**
infsup
TThAQ
radrad
−=
(3.62)
(
)
( )
infsup
4
inf
4
sup
**
TT
TT
h
rad
−
−
=
εσ
,
(3.63)
Sendo,
h
rad é
o coeficiente de transferência por radiação,
σ é a constante de Stefan-Boltzmann
ε é a emissividade do meio
3.10 Diagrama de blocos do programa
Desta forma, o diagrama de blocos do programa para avaliação da eficiência da fornalha é
mostrado na figura abaixo:
50
Ler parâmetros de composição, pressão, temperatura e
vazão do gás natural.
Calcular Pureza, PCI e Taxa de calor transferido pelo
gás natural.
Ler parâmetros de composição dos gases de
combustão na chaminé
Calcular excesso de ar e de oxigênio e Taxa de calor
transferido pelo ar
Ler parâmetros de
vazão,
Tin, Tout e conversão de
EDC.
Calcular Taxa de calor transferido para o EDC
Ler parâmetros de
vazão,
Tin, Tout de
água.
Calcular Taxa de calor t
ransferido para a água
Ler parâmetros
temperatura do duto
Calcular Taxa de calor transferido perdida pelos gases
pelo combustível não queimado, massa dos gases e
Capacidade calorífica e temperatura adiabática de
chama
Ler parâmetros temperatura de temperatura media da
parede ( Termografia)
Calcular Taxa de calor transferido para as estruturas
da fornalha
Calcular
Eficiência pelos métodos direto e indiretos
Figura 3.3:
Diagrama de blocos para o cálculo de eficiência da fornalha.
51
3.11 Modelo proposto X Dados de Projeto
A tabela abaixo mostra os valores de projeto e as saídas do programa.
Projeto
Modelo
Variável
Valor
Valor
Desvio(%)
unidade
Excesso de ar
15
14,7
2
%
Peso molecular do gás
16,8
16,53
1,6
Kg/Kgmol
PCI
8500
8533
-0,4
Kcal/Nm3
Carga térmica AAC
1,14
1,1246
1,4
MM Kcal
Carga térmica aquecimento EDC
2,647
2,6462
0,03
MM Kcal
Carga térmica vaporização do EDC
1,369
1,372469
-0,3
MM Kcal
Carga térmica craqueamento e aquecimento da mistura
5,444
5,3189
2,3
MM Kcal
Perda de calor pela parede
2
1,9868
0,7
%
Eficiência
88,8
89
-0,2
%
Modelo X Dados de projeto
Tabela 3.3:
Comparação entre os dados de projeto com o Modelo.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0
2
4
6
8
10
12
x 10
6
1Qintot 2Qoutot 3QGN 4Qar 5QEDC 6QAAC 7Qparede 8Qgases 9QCO
% de calor
Balanço de energia
Gráfico 3.2:
Avaliação das cargas térmicas com os dados de projeto.
52
1 2 3 4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1Excessoar 2ExcessoO2 3EFIdir 4EFIind
% de calor
Eficiência
Gráfico 3.3:
Avaliação do excesso de ar , oxigênio e eficiência da fornalha com os dados de projeto.
1 2 3 4 5 6 7 8
-20
0
20
40
60
80
100
1PercQGN 2PercQar 3PercQEDC 4PercQAAC 5PercQparede 6PercQgases 7PercQCO 8PercNE
% de calor
Percentual das correntes
Gráfico 3.4:
Avaliação do percentual de carga térmica em cada corrente com os dados de projeto.
53
1 2 3 4 5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
x 10
6
1QAqEDC 2QVapEDC 3QAqmix 4QReac 5QEDC
energia
Analise do calor cedido ao EDC
Gráfico 3.5:
Avaliação da carga térmica utilizada para o fluido EDC com os dados de projeto.
3.12. Coleta de dados
Seguindo a metodologia da dissertação, foram realizadas medições de alguns parâmetros
com a finalidade de obter informações para o cálculo da eficiência térmica operacional da fornalha.
Foram coletados dados das seguintes variáveis:
Vazão de alimentação de dicloroetano;
Temperatura de entrada do dicloroetano;
Conversão média das fornalhas;
Pressão e temperatura do gás natural;
Vazão do gás natural;
Composição do gás natural;
Vazão de água para as serpentinas de recuperação de calor;
Temperaturas de entrada e saída de água da serpentina de recuperação de calor;
Composição e temperatura dos gases exaustos na chaminé;
Temperatura externa das paredes das fornalhas.
Os dados de vazão, temperatura (Exceto temperatura da parede da fornalha) e pressão foram
obtidos através de instrumentos com indicação no campo ou no sistema de controle da fornalha de
acordo com o desenho esquemático abaixo:
54
Gases exaustos
Água
EDC
MVC
Legenda
Gás natural
Indicadores de vazão
Indicadores de Temperatura
Analisador on line
Indicadores de Pressão
FI
FI
FI
T
TI
FI
TI
PI
TI
TI
FI
TI
AI
TI
FI
TI
AI
PI
Figura 3.4:
Diagrama esquemático da coleta de dados.
Para o cálculo da perda de calor pelas paredes das fornalhas, foi preciso fazer a medição da
temperatura das paredes através de uma inspeção termográfica.
Para isto utilizou-se um pirômetro óptico digital com mira a laser. Admitiu-se uma emissividade de
0,7.
Desta termografia, obtiveram-se como resultados, faixas de temperatura versus % de área, e
uma temperatura média das paredes da fornalha, utilizada nesta dissertação.
55
Figura 3.5:
Desenho esquemático gerado pela inspeção termográfica da fornalha.
A análise da composição é realizada diariamente pela Bahiagás e disponibilizada para a
Braskem através do site WWW.bahiagas.com.br.
Além desta fonte, a Braskem realiza periodicamente analise do gás natural que alimenta as
fornalhas.
Nesta dissertação foram utilizados os dados fornecidos pela Bahiagás.
A composição dos gases de combustão é realizada através de um analisador on line modelo
Servomex 2700
TM
.
As indicações disponíveis são de CO
2
, CO e O
2
, e os valores medidos são em base seca.
Além destes valores, são realizadas análises laboratoriais dos gases exaustos semanalmente.
Nesta dissertação foram utilizados os valores indicados no analisador on line.
A medição de temperatura é feita por um sensor, imerso na corrente gasosa na chaminé da
fornalha.
Os dados foram coletados do período de 01/07/08 até 28/09/08 e se encontram no apêndice
B desta dissertação.
3.13 Conclusão
Com base nos resultados acima, conclui-se que o programa em Matlab pode ser utilizado
para calcular a eficiência de combustão nas fornalhas de craqueamento da Braskem-PVC,
pois o erro obtido entre a eficiência de projeto e a eficiência calculada pelo programa foi de
apenas 0,2%.
56
O excesso de ar nas condições de projeto foi de aproximadamente 15%;
A perda de calor pelas paredes da fornalha foi de 1,99% da carga térmica total de entrada.
Comparando com 2% estimado pela folha de dados da fornalha;
O Diagrama de Sankey da fornalha para as condições de projeto está representado abaixo:
QAAC=9,6%
QEDC=79,53%
Qparede= 2%
QAR=0,8%
Qgases=8,5%
QGN=99,2%
Figura 3.6: Diagrama de Sankey para as condições de Projeto da fornalha.
A eficiência térmica de um forno constitui o parâmetro de maior interesse por estar
associada à redução de custos variáveis de produção.
Para o balanço de massa e energia e consequentemente o cálculo da eficiência da fornalha
foi preciso à obtenção de um grande número de dados. Este indicador, desde que calculado sem
simplificações exageradas e com dados fidedignos, permite um diagnóstico e acompanhamento
operacional dos fornos em relação ao seu desempenho energético.
Para a obtenção de dados representativos é necessária a disposição de instrumentação
confiável e de um grande número de pontos da mesma variável para eliminar influencias de
operações temporárias do forno.
Um ponto de fundamental importância também é a eliminação de possíveis fontes de
infiltração de ar no forno, pois o controle de ar neste caso fica prejudicado.
A instrumentação da Braskem PVC-Ba atualmente, com alguns ajustes, possibilita a
automatização do cálculo de eficiência térmica dos fornos , tornando este cálculo um importante
instrumento no controle de processo.
57
Capítulo 4
Análise dos resultados 4
A
qui, o comportamento do modelo, frente aos dados coletados, será apresentado e
analisado.
4.1. Composição do gás natural
Os resultados obtidos das análises do gás natural, realizadas pela Bahiagás no período entre
01/07/2008 e 28/09/2008, estão apresentados nos gráficos abaixo.
De um modo geral, a composição do CH
4
, C
2
H
6
, C
3
H
8
, C
4
H
10
, CO
2
e N
2
não apresentaram
grandes variações
90817263544536271891
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Index
Data
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
CO2
N2
Variable
Variação CH4, C2H6, C3H8, C4H10, CO2 e N2
Gráfico 4.1:
Análise diária da composição do gás combustível.
58
No entanto, quando comparado com valores de projeto, as composições volumétricas atuais
mostram-se bastante diferentes.
C2H6CH4
100
80
60
40
20
0
Concentração (%)
96,4
1,9
Boxplot of CH4; C2H6
Gráfico 4.2:
Gráfico comparativo da média da composição atual e de projeto do metano e propano.
Para o CH
4
a média da concentração foi de 89,46% e para o C
2
H
6
foi de 7,76%.Os valores
de projeto são de 96,4 e 1,9% respectivamente.
O mesmo aconteceu para N
2
e CO
2
conforme gráfico abaixo.
N2CO2
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
Concentração
1,76
0
Boxplot of CO2; N2
Gráfico 4.3:
Gráfico comparativo da média da composição atual e de projeto do dióxido de carbono e do nitrogênio.
59
260
250
240
230
220
T chaminé
221
Boxplot of T chaminé
90817263544536271891
260
250
240
230
220
Index
T chaminé ºC
221
Time Series Plot of T chaminé
Percebe-se uma elevação destes compostos em relação aos valores de projeto. Enquanto o
valor original para o nitrogênio era de 1,76%, os valores atuais apresentaram uma média de 1,86%.
Já o CO
2
apresentou média de 0,72%, sendo que a fornalha foi projetada para um gás
combustível isento deste composto.
Os demais compostos não apresentaram alterações significativas em relação aos valores para
os quais a fornalha foi projetada.
4.2. Análise das perdas térmicas da fornalha
As perdas térmicas foram determinadas com a fornalha operando em regime permanente.
As perdas levadas em consideração pelo modelo foram:
Perdas pelo combustível não queimado;
Perdas pelas estruturas da fornalha;
Perdas pelos gases exaustos na chaminé.
A temperatura dos gases na chaminé apresentou valores acima do valor especificado pelo
projeto conforme gráficos abaixo.
Gráfico 4.4:
Gráficos do comportamento da temperatura da chaminé e comparativo da média atual e de projeto.
Enquanto o valor especificado para a temperatura da chaminé é de 221 ºC, a média
encontrada foi de 246ºC.
A perda térmica mais relevante na fornalha foi a perda ocasionada pelos gases exaustos na
chaminé, representando em média 9,55%.Estas perdas foram calculadas utilizando a temperatura
média dos gases exaustos mostrada acima.
60
%QCO%Qgases%Qparede
10
8
6
4
2
0
% Perdas
Boxplot of %Qparede; %Qgases; %QCO
90817263544536271891
10
8
6
4
2
0
Index
Perdas (%)
%Qparede
%Qgases
%QC O
Variable
Composição das perdas da fornalha
A perda pelas estruturas da fornalha apresentou valor médio de 2,86%, enquanto que a perda
pelo combustível não queimado apresentou valor desprezível de 0, 0018%.
Gráfico 4.5:
Gráficos das perdas térmicas da fornalha.
4.3. Avaliação das parcelas de energia do sistema
Foram avaliadas as parcelas de entrada e saída de energia do sistema.
QarQGNQint tot
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
10^7 Kcal
Boxplot of Qint tot; QGN; Qar
Gráfico 4.6:
Gráfico das parcelas de entrada de energia na fornalha.
A parcela de calor proveniente do queima do gás natural representou quase que a totalidade
da carga térmica de entrada para o volume de controle, totalizando 99,18%.
A carga térmica proveniente do ar representou 0,72% em média.
A carga térmica absorvida pela carga (EDC) apresentou valor médio de 72,56%.
61
A carga térmica absorvida pela água na zona de convecção apresentou valor de 6,42%.
QAACQEDC
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
10^7
Boxplot of QEDC; QAAC
Gráfico 4.7:
Gráfico das parcelas de calor absorvido pelas cargas de EDC e de água.
Para a carga térmica absorvida pelo EDC, o perfil está mostrado abaixo.
QreacQAqMixQVapEDCQAqEDC
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
10^6 Kcal
Boxplot of QAqEDC; QVapEDC; QAqMix; Qreac
Gráfico 4.8:
Gráfico das etapas de craqueamento do EDC.
A etapa que tem a maior necessidade de carga térmica é a carga necessária para o
craqueamento.
62
4.4. Cálculo da eficiência pelos métodos direto e indireto
Para o cálculo da eficiência pelos métodos direto e indireto, levou-se em consideração o
período de funcionamento em regime permanente.
Foi encontrada uma diferença entre os métodos direto e indireto conforme gráfico abaixo
90817263544536271891
95
90
85
80
75
EF Direta
Ef indireta
Variable
Comparação EF Ind x EF Dir (%)
Gráfico 4.9:
Gráfico comparativo da eficiência calculada pelos métodos direto e indireto.
Enquanto a eficiência indireta apresentou valores com média de 87,6%, a eficiência indireta
apresentou valores com média de 79,26%.
Esta diferença pode ser explicada pela não contabilização de outras perdas no método da
eficiência indireta, vazamentos de gás natural ou erros nos instrumentos de vazão de gás natural e
água e da temperatura da chaminé.
63
88,588,087,587,086,5
95
90
85
80
75
Ef indireta
EF Direta
Marginal Plot of EF Direta vs Ef indireta
Gráfico 4.10:
Gráfico comparativo das médias dos valores de eficiência.
Percebeu-se uma aproximação entre os valores pelos métodos direto e indireto quando o
sistema de pré - aquecimento de carga EDC esteve fora de operação. Este fato pode ser explicado
pelo aumento na carga térmica absorvida pelo EDC para o seu aquecimento.
14012010080604020
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
T EDC
QAqEDC (10e6 Kcal)
Scatterplot of QAqEDC vs T EDC
Gráfico 4.11:
Gráfico comparativo da carga térmica absorvida pelo EDC em função da temperatura de entrada.
Pelo método indireto, percebe-se que a média dos valores calculados está acima do
valor garantido pelo fabricante, mas está abaixo da eficiência calculada para as
condições de projeto.
64
89,0
88,5
88,0
87,5
87,0
86,5
EF Ind (%)
88,8
87,5
EF Ind (%) X Eficiência Projeto X Eficiência Garantida
Gráfico 4.12:
Gráfico da eficiência atual , calculada e garantida pelo projeto.
4.5. Avaliação da eficiência com a variação do excesso de ar
Foi avaliado também o comportamento da eficiência indireta com a variação do excesso de
ar. Com a elevação do excesso de ar houve uma redução da eficiência térmica da fornalha, sendo
que os valores mais elevados de eficiência se concentraram uma região entre 3 e 4% de excesso de
ar.
Este fato pode ser explicado pelo fato de que, com altas faixas de excesso de ar, existe uma perda de
calor utilizada para aquecer esta massa adicional de ar, enquanto que, para baixíssimas faixas de
excesso de ar, ocorre uma emanação de monóxido de carbono, ou seja, combustível não queimado.
65
14121086420
88,5
88,0
87,5
87,0
86,5
Excesso AR %
EF Ind (%)
EF Ind (%) X Excesso AR %
Gráfico 4.13:
Gráfico da eficiência em função do excesso de ar.
4.6. Avaliação do gás de Manati
Foi feita uma simulação utilizando a composição do gás de Manati (Tabela 2.4) para os
dados de composição de projeto da fornalha, utilizando o modelo proposto.Os valores comparativos
estão sumarizados na tabela abaixo.
%CH
4
%C
3
H
6
%C
3
H
8
%C
4
H
10
%CO
2
%N
2
Qint tot
(10^7)Kcal
QGN
(10^7)Kcal
Qgases(10^7)
Kcal
%Qgases
PCI (
Kcal/Nm3)
Manati 88,6 3,8 1,5 0,0 0,4 5,8 1,157 1,147 0,103 8,9 8480,0
Projeto
96,4
1,9
0,0
0,0
0,0
1,8
1,174
1,164
0,099
8,5
8533,0
Delta (%)
-8,1
103,2
7400,0
-
-
229,5
-1,4
-1,5
3,9
5,4
-0,6
Tabela 4.1:
Tabela comparativa Manati x Projeto.
Caso o gás utilizado tivesse a composição do gás de Manati, seria necessária uma maior
vazão de combustível para prover o equipamento de carga térmica suficiente para atingir a
conversão de 55%.
Foi verificada também uma elevação na perda de carga térmica pelos gases exaustos (3,9%)
e uma redução do PCI (0,6%).
66
Capítulo 5
Conclusão 5
E
ste trabalho foi realizado na Braskem-PVC em convênio com a Universidade Federal de
Campina Grande.
Foi avaliada a fornalha B utilizando os métodos de cálculo direto e indireto para avaliação
da eficiência da fornalha.
A primeira parte deste trabalho foi à construção de um programa computacional capaz de
avaliar a fornalha em termos de eficiência. Esta primeira parte foi validada utilizando os valores
originais de projeto do equipamento. Chegou-se a conclusão que o programa representa
satisfatoriamente o sistema, pois os valores obtidos de eficiência diferiam da folha de dados em
0,2%.O Mesmo aconteceu para as demais variáveis conforme mostrados na tabela 5.2.
A segunda parte do trabalho foi a utilização do programa, previamente validado na primeira
parte, para avaliar a fornalha com os valores operacionais atuais.
Nesta etapa, foram coletados dados do período entre 01/07/08 a 28/09/08.
Foram avaliadas a eficiência pelos métodos direto e indireto, as perdas de calor, e o excesso
de ar e oxigênio.
5.1. Conclusões
Pelas análises de desempenho da fornalha, chegou-se as seguintes conclusões:
A faixa de excesso de ar que conferiu a maior eficiência é entre 3 e 4%;
67
A diferença entre o rendimento calculado pelo método direto e indireto, 79,26% e
87,6% respectivamente, foi de 9,5%.O Método indireto é menos dependente de
variáveis determinadas com imprecisão alta, por isto o valor 87,6% é mais confiável.
No cálculo do rendimento pelo método direto, é provável que a estimativa da
conversão não seja adequada visto que a totalização do MVC não é feita para cada
forno separadamente;
A parcela de calor desprendida pelos gases exaustos constitui a maior parcela de
perda de energia térmica nas fornalhas de craqueamento da Braskem-PVC. Para
efeito de eficiência, a perda térmica devido ao combustível não queimado pode ser
desprezada;
A elevada temperatura das paredes externas do forno em determinadas regiões
mostram a necessidade de reformas no isolamento para a redução de perda de
energia e evitar o comprometimento das estruturas do forno. A perda de calor média
pelas estruturas da fornalha foi de 2,86%%, enquanto a perda de projeto é de
2%.Vale ressaltar que a temperatura média da parede utilizada nesta dissertação foi
de 95ºC e que pela inspeção termográfica realizada em Junho/08 existiam pontos
com temperatura de 130ºC.
A parcela de recuperação de calor pela água na zona de convecção está muito abaixo
do valor de projeto. Mesmo quando a temperatura e vazão de entrada da água estão
acima das estabelecidas pela folha de dados, a recuperação de calor não é
satisfatória. Isto sugere que, as serpentinas desta zona estão necessitando de limpeza
para uma maior efetividade na recuperação de calor, aumentando a eficiência da
fornalha.
A simulação realizada com o gás natural da bacia de Manati mostrou que é esperada
uma elevação de aproximadamente 1,4% no consumo de gás natural para prover a
mesma carga térmica para o equipamento. Isto se deve a redução no poder calorífico
68
do gás de Manati, 0,62% e uma elevação de 4,0% na carga térmica perdida pelos
gases exaustos, causados pelo alto teor de nitrogênio no gás.
É necessária a instalação de indicadores de pressão (Transmissores de pressão ou
manômetros) na fornalha para avaliar a depressão da mesma. Depressões muito altas
podem contribuir para a entrada de ar na fornalha pelas frestas de entrada de ar
secundário e/ou pelas janelas de inspeção mal vedadas. Este ar não participa
efetivamente da combustão ou então reage em locais inadequados. Isto explicaria a
presença de Monóxido de Carbono na chaminé mesmo em dias nos quais foi
evidenciado alto excesso de oxigênio;
O programa para o cálculo da eficiência pode ser implementado no SDCD (Sistema
Digital de Controle Distribuído) utilizado na Braskem-PVC. Para isto as variáveis
que já não possuem indicação no SDCD podem ser consideradas constantes visto
que não houve grandes variações nos seus valores médios. As variáveis que não
possuem indicação no painel estão sumarizadas na tabela abaixo com os valores das
médias, desvio padrão e faixa para intervalo de confiança de 95%.
Variável
Unidade
Média
Desvio Padrão
Faixa para 95% de CI
CH4
%
89,43
0,24
( 89,222; 89,636)
C2H6
%
7,81
0,303
( 7,603; 8,016)
C3H8
%
0,11
0,17
( -0,101; 0,312)
C4H10
%
0,06
0,09
( -0,143; 0,270)
CO2 % 0,73 0,05 ( 0,521; 0,934)
N2
%
1,86
0,29
( 1,658; 2,071)
T GN
ºC
21,6
0,9
( 21,416; 21,829)
P GN
kgf/cm2
8,5
0
( 8,293; 8,707)
T In H2O
ºC
104,1
1,1
(103,882; 104,295)
Tabela 5.1:
Tabela das médias das variáveis sem indicação no SDCD.
5.2. Sugestões para trabalhos futuros
No intuito de melhorar o acompanhamento e eficiência térmica das fornalhas, as seguintes
sugestões são apresentadas:
Utilizar o modelo para realizar otimização nas fornalhas de craqueamento da Braskem-PVC;
69
Realizar estudo verificando a influência de promotores e inibidores de conversão no
rendimento das fornalhas;
Modelar o perfil de temperatura tanto no interior quanto nas paredes da fornalha visando
alcançar um valor mais representativo para a perda de calor pelas estruturas da fornalha;
Acoplar um modelo para determinação da conversão da reação de craqueamento do 1,2
EDC.
70
Referências Bibliográficas
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PERRY R.E.; CHILTON, C.H., eds., 1973, “Chemical Engineers' Handbook”, McGraw-Hill Book
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SOUZA, E.J.J., 2003, “Combustão Industrial - Combustíveis e Emissões”, 7ª ed, Curso de
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FERREIRA, H. S., LOPES, M. F. S.. Simulação de
uma fornalha industrial para o craqueamento
térmico do 1,2-Dicloeroetano.
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AMORIM, M. F..
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PINHEIRO, P.C.C., CERQUEIRA, S.A. –
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PINHEIRO, P.C. C – O gás natural e sua utilização em equipamentos térmicos,
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GERENCIAMENTO ENERGÉTICO DA INDÚSTRIA QUÍMICA E PETROQUÍMICA, Guarulhos, São Paulo, 1996
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- Máquinas Térmicas: Fornalhas. USP, São Paulo;
HUMBERTO, J.J. -Combustão e combustíveis, UFSC, 2004
NOGUEIRA, L.A., NOGUEIRA, H, F. ROCHA, C. – Eficiência energética no uso de vapor –
Eletrobrás – Rio de Janeiro, 2005
71
BRESOLIN, S, C.-
Verificação experimental do processo de combustão em um aquecedor
instantâneo
MOREIRA, B.C.L. -
Avaliação de aspectos ambientais da geração de energia através de
termoelétricas a gás natural.
2005. Dissertação (Mestrado) – Escola Politécnica, Universidade Federal da
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GORNI, A.; PEREIRA, M; FIALHO, R; PFEITSTICKER, G; SIVA, L; FREIRE, P –
Analise do desempenho de
fornos para a laminação e tratamento térmico através de balanço térmico,
Trabalho apresentado ao
XXIV Seminário de Balanços Energéticos Globais e Utilidades, Associação Brasileira de Metalurgia e
Materiais, 6 a 8 de agosto de 2002, São Paulo SP.
RIBEIRO, R.A.A. - Influencia da qualidade do carvão e das condições operacionais no processo de
combustão de uma usina termelétrica
.
2002. Dissertação (Mestrado) – EFSC-Santa Catarina
SANTOS, G. – Estudo do comportamento térmico de um forno túnel aplicado a industria de cerâmica
vermelha , 2001, dissertação de mestrado – EFSC- Santa Catarina
BRANCO, F. – Análise termo econômica de uma usina termelétrica a gás natural operando em um
ciclo aberto e em ciclo combinado, 2005, dissertação de mestrado – Universidade estadual Paulista
KAWAGUTI, W. – Estudo do comportamento térmico de fornos intermitentes tipo
“Paulistinha”utilizados na industria de cerâmica vermelha, 2004, dissertação de mestrado-EFSC-Santa
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Likins Jr, M.R. – Monitoring and Control of a Furnace-, 1989, United Sates Patent.
Jonhson, R.K.; Kaia, A.; Keyes, M.A.; Moss, W.H. – Steam Generator On Line Efficiency Monitor – 1987,
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Shefield,R.E.; Chew, R.L.; Cutler,C.R. – Method for Optimizing The Position of a Furnace Damper
Without Flue Gas Analyzers – 1977, Unitet States patent
Shigemura,M.S. – Method and Apparatus for Control of Efficiency of Combustion in a Furnace– 1979,
Unitet States patent
Foley,P.J. – Means and Methods fo Optimizing Efficiency of Furnaces, Boilers ,Combustions Ovens
and Stoves and the Like– 1987, Unitet States patent
Ross,C.W. – Optimizing Combustion Air Flow– 1985, Unitet States patent
Magalhães,E.A. – Desenvolvimento e Análise de uma fornalha para aquecimento direto e indireto de
ar utilizando Biomassa Polidispersa , 2007 – Tese de Doutorado. Universidade Federal de Viçosa,
72
Apêndice A
Listagem do programa
Nesta seção estão as listagens de todos os programas utilizados nesta dissertação, os quais
foram implementados no Matlab 2006.
A.1. Programa para cálculo da fornalha B
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Calculo da Eficiência F-1401A
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Programa para Calculo da eficiência da Fornalha F-1401A')
display('Elaborado por Eng Jorge Moura')
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
73
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 1:Cálculo da carga térmica proveniente do gás natural(QGN)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Rotina 1:Cálculo da carga térmica proveniente do gás natural(QGN)')
display('Iniciar digitando a Composição do Gás natural')
CH4=input('Digite a Composição do metano em %: ');
C2H6=input('Digite a Composição do etano em %: ');
C3H8=input('Digite a Composição do propano em %: ');
C4H10=input('Digite a Composição do butano em %: ');
CO2=input ('Digite a Composição do dióxido de carbono em %: ');
N2=input('Digite a Composição do nitrogênio em %: ');
%Cálculo da pureza do Gás natural
P=(100-N2-CO2)/100
%Cálculo do PCI da Mistura Gasosa
PCImet=8557; %Kcal/NM3 Dados obtidos do Smith Van Ness pg 44 3 Th edition
PCIet=15228.2;
PCIprop=21799.4;
PCIbut=28337.6;
PCIGN=(CH4*PCImet+C2H6*PCIet+C3H8*PCIprop+C4H10*PCIbut)/100
VGN=input('Digite a vazão de gás natural pelo FR-1405 em Nm3/h: ');
TGN=input('Digite a temperatura de gás natural pelo TG1413 em Celsius: ');
PGN=input('Digite a pressão de gás natural pelo PG1425 em Kgf/cm2: ');
PMmet= 16.04;
PMet= 30.7;
PMprop=44.09;
PMbut= 58.12;
PMCO2=44.01;
PMN2= 28.02;
PMGN=(CH4*PMmet+C2H6*PMet+C3H8*PMprop+C4H10*PMbut+CO2*PMCO2+N2*PMN2)/
100
74
%Correção de pressão e temperatura para o Gás natural do forno A
%Dados de projeto da placa de orificio:
PpjA=7.61;%Kgf/cm2g
TpjA=25;%Celsius
PMpjA=16.8;%
FatA=(TpjA+273.15)/(PpjA+1.033)/PMpjA;
VGNC=VGN*((((PGN+1.033)/(TGN+273.15))*PMGN*FatA))^(0.5);%Nm3/h
VGNCI=VGNC/22.41; %Kmol/h 1 Kmol=22.41 Nm3
VCH4=VGNCI*CH4/100;
VC2H6=VGNCI*C2H6/100;
VC3H8=VGNCI*C3H8/100;
VC4H10=VGNCI*C4H10/100;
QGN=VGNC*PCIGN*P % Esta é a carga térmica desprendida pelo gás natural
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 2:Balanço total de massa na Fornalha
%(Qar)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Rotina 2:Balanço de massa na fornalha')
display('Reação de combustão do Metano : 1 CH4 + 2 O2 -> 1 CO2 + 2 H2O' )
display('Reação de combustão do Etano : 1 C2H6 + 3.5 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O' )
display('Reação de combustão do Propano : 1 C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H2O' )
display('Reação de combustão do Butano : 1 C3H8 + 6.5 O2 -> 4 CO2 + 5 H2O' )
O2chamine=input('Digite a Composição de oxigênio na chaminé pelo AI-1401A em %: ');
COchamine=input('Digite a Composição de monóxido de carbono na chaminé pelo AI-1402A em
%: ');
CO2chamine=input('Digite a Composição de dióxido de carbono na chaminé em %: ');
75
N2chamine=(100-O2chamine-COchamine-CO2chamine);
%base=100Kmol
%calculo da fração molar
O2cha100=100*O2chamine/100;
COcha100=100*COchamine/100;
CO2cha100=100*CO2chamine/100;
N2cha100=100*N2chamine/100;
NTchamine=O2cha100+COcha100+CO2cha100+N2cha100;
XO2cha=O2cha100/NTchamine;
XCOcha=COcha100/NTchamine;
XCO2cha=CO2cha100/NTchamine;
XN2cha=N2cha100/NTchamine;
%Balanço do Carbono para as reações
Carbonin=(VGNCI*CH4/100)+(VGNCI*2*C2H6/100)+(VGNCI*3*C3H8/100)+(VGNCI*4*C4H
10/100)+(VGNCI*1*CO2/100);
%Calculo da vazão real dos gases exaustos:
%COcha100+CO2cha100 --------- 100 Kgmol de gases exaustos
% Carbonin ------------------Vazão real Kgmol
Gasexausto=Carbonin*100/(COcha100+CO2cha100);%=Vazão real dos gases exaustos
%Vazão real dos gases exaustos
O2chareal=Gasexausto*XO2cha;
COchareal=Gasexausto*XCOcha;
CO2chareal=Gasexausto*XCO2cha;
N2chareal=Gasexausto*XN2cha;
N2reacao=N2chareal-VGNCI*N2/100; % N2 que entra na reação com oxigenio - N2 que entra no
gás natural
%Calculo do Oxigênio real para a reação
76
O2real=N2reacao*21/79;
Arreal=N2reacao+O2real;
VO2met=VGNCI*CH4*2/100;
VO2et=VGNCI*C2H6*3.5/100;
VO2prop=VGNCI*C3H8*5/100;
VO2but=VGNCI*C4H10*6.5/100;
VO2est=(VO2met+VO2et+VO2prop+VO2but);%Kmol/h
VN2met=VO2met*3.76;
VN2et=VO2et*3.76;
VN2prop=VO2prop*3.76;
VN2but=VO2but*3.76;
VN2est=VN2met+VN2et+VN2prop+VN2but;
Arest=VO2est+VN2est; %Kgmol/h
Varestton=Arest*28.84*1000/1000000; %Vazão do ar estequiometrico em ton/h
Excessoar=((Arreal-Arest)/Arest)*100
ExcessoO2=Excessoar*0.21
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 3:Cálculo da carga térmica proveniente do ar que entra na fornalha
%(Qar)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Rotina 3:Cálculo da carga térmica proveniente do ar que entra na fornalha(Qar)')
%Cálculo da entalpia do ar para a fornalha
%constantes para o Cálculo do Delta H Obtidos do Prausnitz Sherwood
%terceira edição - The properties of gases and liquids
%Constantes Nitrogênio
AN2=7.44;
BN2=-0.324*10^(-2);
77
CN2=-6.4*10^(-6);
DN2=-2.79*10^(-9);
%Constantes Oxigênio
AO2=6.713;
BO2=-0.879*10^(-6);
CO2=-4.170*10^(-6);
DO2=-2.544*10^(-9);
TGNK=TGN+273.15;
DeltaHN2=TGNK*(AN2+TGNK*(BN2/2+TGNK*(CN2/3+DN2*TGNK/4)))-
(273.15*(AN2+273.15*(BN2/2+273.15*(CN2/3+DN2/4))));
DeltaHO2=TGNK*(AO2+TGNK*(BO2/2+TGNK*(CO2/3+DO2*TGNK/4)))-
(273.15*(AO2+273.15*(BO2/2+273.15*(CO2/3+DO2/4))));
Qar=N2reacao*DeltaHN2+O2real*DeltaHO2 %Kcal/h
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 4:Cálculo da carga térmica Cedida ao Produto (QEDC)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Rotina 4:Cálculo da carga térmica cedida ao produto(QEDC)')
%Calculo da energia para aquecer o EDC
FEDCA=input('Digite a vazão do Dicloroetano pelo FC-1403 em t/h: ');
TinEDC=input('Digite a temperatura do Dicloroetano pelo TI-1460 em Celsius: ');
Xmedio=input('Digite a conversão média do EDC em %: ');
QAqEDC=FEDCA*0.39*(245-TinEDC)*1000
QVapEDC=FEDCA*44.5*1000 %Calor latente do EDC = 44.5 Kcal/Kg Data sheet do forno
ToutEDC=input('Digite a temperatura do Dicloroetano,MVC e HCl pelo TC-1404 em Celsius: ');
%reação 1 C2H4Cl2-->1 HCl+1 C2H3Cl:
nEDCin=FEDCA*1000/99 ; %em Kgmol
78
nEDCout=nEDCin*(100-Xmedio)/100;
nHClout=nEDCin*Xmedio/100;
nMVCout=nEDCin*Xmedio/100;
mEDCout=nEDCout*99;
mHClout=nHClout*36.5;
mMVCout=nMVCout*62.5;
QEDCout=mEDCout*0.3*(ToutEDC-245);
QHClout=mHClout*0.202*(ToutEDC-245);
QMVCout=mMVCout*0.387*(ToutEDC-245);
QAqmix=QEDCout+QHClout+QMVCout
QReac=(FEDCA*1000-mEDCout)*170.8 %Calor da reação 1 C2H4Cl2-->1 HCl+1
C2H3Cl:170.8Kcal/Kg
QEDC=QAqEDC+QVapEDC+QAqmix+QReac
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 5:Cálculo da carga térmica Cedida ao economizador (QAAC)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Rotina 5:Cálculo da carga térmica Cedida ao economizador (QAAC)')
FAAgua=input('Digite a Vazão de agua para a fornalha A pelo FI-1450 em t/h: ');
TinAAC=input('Digite a temperatura de entrada de água na pelo TG-1702 em Celsius: ');
ToutAAC1=input('Digite a temperatura de saída de água na pelo TI-1001_66 em Celsius: ');
ToutAAC2=input('Digite a temperatura de saída de água na pelo TI-1001_67 em Celsius: ');
ToutAAC=(ToutAAC1+ToutAAC2)/2;
CpWin=0.00000002*TinAAC^3-0.000006*TinAAC^2+0.001*TinAAC+0.9523;
CpWout=0.00000002*ToutAAC^3-0.000006*ToutAAC^2+0.001*ToutAAC+0.9523;
Cpmedio=(CpWin+CpWin)/2
QAAC=FAAgua*1000*Cpmedio*(ToutAAC-TinAAC)
79
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 6:Cálculo da carga térmica Perdida pelos gases exaustos (Qgases)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Rotina 6:Cálculo da carga térmica perdida pelos gases exaustos(Qgases)')
TdutoA=input('Digite a temperatura do duto pelo TG-1490 em Celsius: ');
TdutoAK=TdutoA+273.15;
%balanço molar para formação de H2O;
VH2Omet=VGNCI*CH4*2/100;
VH2Oet=VGNCI*C2H6*3/100;
VH2Oprop=VGNCI*C3H8*4/100;
VH2Obut=VGNCI*C4H10*5/100;
VH2Ogases=VH2Omet+VH2Oet+VH2Oprop+VH2Obut; %Kgmol/h
%Constantes Monoxido de carbono CO
ACO=7.373;
BCO=-0.307*10^(-2);
CCO=6.662*10^(-6);
DCO=-3.037*10^(-9);
%Constantes Dióxido de carbono CO2
ACO2=4.728;
BCO2=1.754*10^(-2);
CCO2=-1.338*10^(-5);
DCO2=-4.097*10^(-9);
%Constantes Água H2O
AH2O=4.728;
80
BH2O=1.754*10^(-2);
CH2O=-1.338*10^(-5);
DH2O=-4.097*10^(-9);
%Calculo da entalpia dos gases de combustão
DeltaHN2G=TdutoAK*(AN2+TdutoAK*(BN2/2+TdutoAK*(CN2/3+DN2*TdutoAK/4)))-
(273.15*(AN2+273.15*(BN2/2+273.15*(CN2/3+DN2/4))));
DeltaHO2G=TdutoAK*(AO2+TdutoAK*(BO2/2+TdutoAK*(CO2/3+DO2*TdutoAK/4)))-
(273.15*(AO2+273.15*(BO2/2+273.15*(CO2/3+DO2/4))));
DeltaCOG=TdutoAK*(ACO+TdutoAK*(BCO/2+TdutoAK*(CCO/3+DCO*TdutoAK/4)))-
(273.15*(ACO+273.15*(BCO/2+273.15*(CCO/3+DO2/4))));
DeltaCO2G=TdutoAK*(ACO2+TdutoAK*(BCO2/2+TdutoAK*(CCO2/3+DCO2*TdutoAK/4)))-
(273.15*(ACO2+273.15*(BCO2/2+273.15*(CCO2/3+DCO2/4))));
DeltaH2OG=TdutoAK*(AH2O+TdutoAK*(BH2O/2+TdutoAK*(CH2O/3+DH2O*TdutoAK/4)))-
(273.15*(AH2O+273.15*(BH2O/2+273.15*(CH2O/3+DH2O/4))));
%Calculo da energia dos gases
Qgases=N2chareal*DeltaHN2G+O2chareal*DeltaHO2G+COchareal*DeltaCOG+CO2chareal*Delt
aCO2G+VH2Ogases*DeltaH2OG
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 7:Cálculo da carga térmica Perdida pela combustão incompleta(QCO)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%CO+O2-->CO2+ H2O, Calor da reação = 67,636 Kcla/mol
display('Rotina 7:Cálculo da carga térmica perdida pela combustão incompleta(QCO)')
QCO=COchareal*67.636 %Verificar este calor da reação
81
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 8:Cálculo da carga térmica Perdida pelas paredes da fornalha(Qparede)
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
display('Rotina 8:Cálculo da carga térmica perdida pelas paredes da fornalha(Qparede)')
%Calculo da temperatura adiabática de chama
%Calculo da vazão total dos gases
Mgases=O2chareal+COchareal+CO2chareal+N2chareal+VH2Ogases;
%Calculo da fração molar base úmida
ntotalu=O2chareal+COchareal+CO2chareal+N2chareal+VH2Ogases;
XO2u=O2chareal/ntotalu;
XCOu=COchareal/ntotalu;
XCO2u=CO2chareal/ntotalu;
XN2u=N2chareal/ntotalu;
XH2Ou=VH2Ogases/ntotalu;
%Calculo do Cpmedio dos gases
Cpgases=XO2u*8.423+XCOu*8.069+XCO2u*13.10+XN2u*7.994+XH2Ou*10.43
Tad=273.15+((QGN)/(Mgases*Cpgases))
Tsup=input('Digite a temperatura media da parede em celsius %: ');
TsupK=Tsup+273.15;
A=478.5;
%Calculo do calor perdido devido a convecção
TinfK=32+273.15; %Temperatura da vizinhança
Pr=0.707;%Prandtl, fonte incropera pg 941
82
g=9.81;%Gravidade m/s2
beta=1/TinfK;%para gases perfeitos é o coeficiente de expansão térmica
V=15.89*10^(-6);%Viscosidade cinemática m2/s fonte incropera pg 941
L=8;%Verificar o que significa este comprimento caracteristico
Gr=(g*beta*(TsupK-TinfK)*L^(3))/(V^(2));%Grashof
Ra=Gr*Pr;% Rayleigh
Aux1=(Ra^(1/6));
Aux2=(0.492/Pr)^(9/16);
Aux3=(1+Aux2)^(8/27);
Nu=(0.825+0.387*Aux1/Aux3)^2;
Kar=26.3*10^(-3);%fonte incropera pg 941
hconv=Nu*Kar/L;
Qconv=hconv*A*(TsupK-TinfK); %W
%Calculo do calor perdido devido a Radiação
E=0.8;%Emissividade
Sigma=5.67*10^(-8);
hrad=E*Sigma*((TsupK^4)-(TinfK^4))/(TsupK-TinfK);
Qrad=hrad*A*(TsupK-TinfK);
QparedeW=Qconv+Qrad; %W
Qparede=QparedeW/1.163 %Kcal/h
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 9:Cálculo da eficiência pelos métodos direto e indireto
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
83
display('Rotina 9:Resultados de eficiência pelos métodos direto, indireto e percentagem de calor
para cada corrente')
Qintot=QGN+Qar;
Qouttot=QEDC+QAAC+Qparede+Qparede+Qgases;
BE=Qintot-Qouttot;
PercQGN=(QGN/Qintot)*100;
PercQar=(Qar/Qintot)*100;
PercQEDC=(QEDC/Qintot)*100;
PercQAAC=(QAAC/Qintot)*100;
PercQparede=(Qparede/Qintot)*100;
PercQgases=(Qgases/Qintot)*100;
PercQCO=(QCO/Qintot)*100;
PercNE=(BE/Qintot)*100;
display('Método direto: Calor aproveitado dividido pela carga térmica de entrada')
EFIdir=((QEDC+QAAC)/Qintot)*100
display('Método Indireto: 100% subtraído do calor perdido')
EFIind=100-PercQparede-PercQgases-PercQCO
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
%Nome: programa para Cálculo da eficiência das fornalhas F-1401A/B/C da
%Braskem-PVC-Ba
%Por: Jorge Luiz Moura dos Santos
%Módulo 10:Gráficos
%XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
figure(1);clf
display('[Qintot Qoutot QGN Qar QEDC QAAC Qparede Qgases QCO]')
Vetor1= [Qintot Qouttot QGN Qar QEDC QAAC Qparede Qgases QCO]
X=0;9;1
bar(Vetor1);
84
xlabel('1Qintot 2Qoutot 3QGN 4Qar 5QEDC 6QAAC 7Qparede 8Qgases 9QCO');
ylabel('% de calor');
title('Balanço de energia')
hold on
grid
axis
hold off
figure(2);clf
display('[Excessoar ExcessoO2 EFIdir EFIind]')
Vetor2= [Excessoar ExcessoO2 EFIdir EFIind]
X=0;4;1
bar(Vetor2);
xlabel('1Excessoar 2ExcessoO2 3EFIdir 4EFIind');
ylabel('% de calor');
title('Eficiência')
hold on
grid
axis
hold off
figure(3);clf
display('[PercQGN PercQar PercQEDC PercQAAC PercQparede PercQgases PercQCO PercNE]')
Vetor3= [PercQGN PercQar PercQEDC PercQAAC PercQparede PercQgases PercQCO PercNE]
X=0;8;1
bar(Vetor3);
xlabel('1PercQGN 2PercQar 3PercQEDC 4PercQAAC 5PercQparede 6PercQgases 7PercQCO
8PercNE');
ylabel('% de calor');
title('Percentual das correntes')
hold on
grid
85
axis
hold off
figure(4);clf
display('[QAqEDC QVapEDC QAqmix QReac QEDC]')
Vetor4= [QAqEDC QVapEDC QAqmix QReac QEDC]
X=0;5;1
bar(Vetor4);
xlabel('1QAqEDC 2QVapEDC 3QAqmix 4QReac 5QEDC');
ylabel('energia');
title('Analise do calor cedido ao EDC')
hold on
grid
axis
hold off
A.2. Saída do programa para o cálculo de valores de projeto da fornalha B
Programa para Calculo da eficiência da Fornalha F-1401A
Elaborado por Eng Jorge Moura
Rotina 1:Cálculo da carga térmica proveniente do gás natural(QGN)
Iniciar digitando a Composição do Gás natural
Digite a Composição do metano em %: 96.36
Digite a Composição do etano em %: 1.86
Digite a Composição do propano em %: 0.02
Digite a Composição do butano em %: 0
Digite a Composição do dióxido de carbono em %: 0
Digite a Composição do nitrogênio em %: 1.76
P =
86
0.9824
PCIGN =
8.5331e+003
Digite a vazão de gás natural pelo FR-1405 em Nm3/h: 1400
Digite a temperatura de gás natural pelo TG1413 em Celsius: 25
Digite a pressão de gás natural pelo PG1425 em Kgf/cm2: 7.61
PMGN =
16.5291
QGN =
1.1641e+007
Rotina 2:Balanço de massa na fornalha
Reação de combustão do Metano : 1 CH4 + 2 O2 -> 1 CO2 + 2 H2O
Reação de combustão do Etano : 1 C2H6 + 3.5 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O
Reação de combustão do Propano : 1 C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H2O
Reação de combustão do Butano : 1 C3H8 + 6.5 O2 -> 4 CO2 + 5 H2O
Digite a Composição de oxigênio na chaminé pelo AI-1401A em %: 3
Digite a Composição de monóxido de carbono na chaminé pelo AI-1402A em %: 0
Digite a Composição de dióxido de carbono na chaminé em %: 10.1
Excessoar =
14.7126
87
ExcessoO2 =
3.0897
Rotina 3:Cálculo da carga térmica proveniente do ar que entra na fornalha(Qar)
Qar =
9.8739e+004
Rotina 4:Cálculo da carga térmica cedida ao produto(QEDC)
Digite a vazão do Dicloroetano pelo FC-1403 em t/h: 30.842
Digite a temperatura do Dicloroetano pelo TI-1460 em Celsius: 25
Digite a conversão média do EDC em %: 55
QAqEDC =
2.6462e+006
QVapEDC =
1372469
Digite a temperatura do Dicloroetano,MVC e HCl pelo TC-1404 em Celsius: 498
QAqmix =
2.4216e+006
88
QReac =
2.8973e+006
QEDC =
9.3376e+006
Rotina 5:Cálculo da carga térmica Cedida ao economizador (QAAC)
Digite a Vazão de agua para a fornalha A pelo FI-1450 em t/h: 14.22
Digite a temperatura de entrada de água na pelo TG-1702 em Celsius: 104
Digite a temperatura de saída de água na pelo TI-1001_66 em Celsius: 182
Digite a temperatura de saída de água na pelo TI-1001_67 em Celsius: 182
Cpmedio =
1.0139
QAAC =
1.1246e+006
Rotina 6:Cálculo da carga térmica perdida pelos gases exaustos(Qgases)
Digite a temperatura do duto pelo TG-1490 em Celsius: 221
Qgases =
9.9321e+005
89
Rotina 7:Cálculo da carga térmica perdida pela combustão incompleta(QCO)
QCO =
0
Rotina 8:Cálculo da carga térmica perdida pelas paredes da fornalha(Qparede)
Cpgases =
8.8406
Tad =
2.0591e+003
Digite a temperatura media da parede em celsius %: 82
Qparede =
2.3325e+005
Rotina 9:Resultados de eficiência pelos métodos direto, indireto e percentagem de calor para cada
corrente
Método direto: Calor aproveitado dividido pela carga térmica de entrada
EFIdir =
89.1164
Método Indireto: 100% subtraído do calor perdido
90
EFIind =
89.5530
[Qintot Qoutot QGN Qar QEDC QAAC Qparede Qgases QCO]
Vetor1 =
1.0e+007 *
Columns 1 through 8
1.1740 1.1922 1.1641 0.0099 0.9338 0.1125 0.0233 0.0993
Column 9
0
ans =
1
ans =
0 10 0 12000000
[Excessoar ExcessoO2 EFIdir EFIind]
Vetor2 =
91
14.7126 3.0897 89.1164 89.5530
ans =
1
ans =
0.5000 4.5000 0 90.0000
[PercQGN PercQar PercQEDC PercQAAC PercQparede PercQgases PercQCO PercNE]
Vetor3 =
99.1589 0.8411 79.5373 9.5791 1.9868 8.4601 0 -1.5502
ans =
1
ans =
0 9 -20 100
[QAqEDC QVapEDC QAqmix QReac QEDC]
Vetor4 =
92
1.0e+006 *
2.6462 1.3725 2.4216 2.8973 9.3376
ans =
1
ans =
1.0e+007 *
0.0000 0.0000 0 1.0000
93
Apêndice B
Coleta de dados e resultados
B.1. Quadro da Coleta de dados
Análise do Gás natural Dados de Processo Analisadores on line Dados de Processo
CH4 C3H6 C3H8
C4H1
0
CO2 N2
T gás
natural
P gas
natural
O2 B CO B CO2B
Vazão AAC F-
1401B
F-1401B F-1401B
CH
4
C
3
H
6
C
3
H
8
C
4
H
10
CO
2
N
2
FR-1406
TG-1413
(°C):
PI-1425
(Kgf/cm
2):
AI1401B
.PV
AI1403B.
PV
Texto
300 M
FR-1404
TI-
1460
Conv.
TIC-
1411
FIC-1451
(Ton/h):
Temperat
ura da
AAC
entrada
TG-1702
(oC):
Temperatura
da AAC
saída TI-
1001 68
(oC):
Temperat
ura da
AAC saída
TI-1001 69
(oC):
TG-1491
Manati 88,56 3,78 1,5 0 0,35 5,8 1400 25 7,61
3
0 10,1 30,84 25 55 498 14,22 104 182 182 221
Projeto 96,36 1,86 0,02 0 0 1,76 1400 25 7,61 3 0 10,1 30,84 25 55 498 14,22 104 182 182 221
1/7/2008
89,58 8,15 0,02 0,00 0,75 1,50
1221,00
21,00 8,50 0,97 0,45 11,35
31,10 126
51,58
495
13,00 104 159 156
250
2/7/2008
89,56 8,19 0,00 0,00 0,77 1,48
1242,00
22,00 8,50 0,98 0,57 11,35
31,10 125
51,14
496
13,00 104 160 158
250
3/7/2008
89,52 8,08 0,12 0,00 0,75 1,53
1230,00
21,00 8,50 0,91 0,56 11,39
31,10 124
51,99
496
13,00 102 159 156
250
4/7/2008
89,41 8,31 0,07 0,00 0,78 1,44
1220,00
22,00 8,50 3,09 0,52 10,15
31,10 125
50,83
496
13,40 103 160 156
250
5/7/2008
89,59 8,21 0,01 0,00 0,77 1,43
1232,00
23,00 8,50 3,78 0,59 9,76
31,10 122
50,01
496
12,70 104 159 157
250
6/7/2008
89,50 8,23 0,01 0,00 0,76 1,50
1224,00
23,00 8,50 2,51 0,61 10,48
31,10 123
50,20
496
12,80 104 158 157
250
7/7/2008
89,48 8,22 0,00 0,00 0,77 1,53
1228,00
22,00 8,50 2,63 0,63 10,41
31,10 123
49,62
497
13,40 105 159 156
250
8/7/2008
89,44 8,29 0,02 0,00 0,78 1,47
1263,00
22,00 8,50 2,54 0,66 10,46
31,10 122
51,34
496
12,90 105 160 158
250
9/7/2008
88,93 8,40 0,38 0,16 0,77 1,35
1248,00
23,00 8,50 2,46 0,67 10,51
31,10 121
51,95
496
12,60 105 159 157
250
10/7/2008
89,50 8,25 0,01 0,00 0,75 1,48
1258,00
22,00 8,50 2,34 0,64 10,58
31,10 120
52,52
496
11,80 105 160 157
250
11/7/2008
89,37 8,14 0,01 0,00 0,73 1,76
1242,00
23,00 8,50 2,42 0,53 10,53
31,10 120
51,57
496
13,00 104 159 157
250
12/7/2008
89,52 8,22 0,00 0,00 0,73 1,53
1250,00
23,00 8,50 2,40 0,46 10,54
31,10 120
51,71
496
13,00 104 159 157
250
13/7/2008
89,48 8,19 0,00 0,00 0,75 1,58
1256,00
23,00 8,50 2,50 0,54 10,49
31,10 120
52,06
496
13,00 104 159 157
250
14/7/2008
89,47 8,22 0,01 0,00 0,74 1,56
1249,00
23,00 8,50 2,35 0,59 10,57
31,10 120
51,14
496
13,00 101 159 157
250
15/7/2008
89,52 8,14 0,01 0,00 0,74 1,59
1258,00
21,00 8,50 2,42 0,51 10,53
31,10 120
53,22
496
12,00 101 168 164
250
16/7/2008
89,57 8,07 0,01 0,00 0,74 1,62
1270,00
23,00 8,50 2,26 0,55 10,62
31,10 120
52,20
496
13,50 103 161 159
250
17/7/2008
89,53 8,14 0,01 0,00 0,75 1,58
1246,00
23,00 8,50 2,22 0,54 10,64
31,10 121
51,64
496
13,50 103 156 153
250
18/7/2008
89,18 8,32 0,00 0,00 0,76 1,74
1259,00
22,00 8,50 2,24 0,60 10,63
31,10 120
51,63
496
15,20 103 151 149
250
19/7/2008
89,55 8,12 0,00 0,00 0,75 1,57
1262,00
22,00 8,50 2,24 0,54 10,63
31,10 119
51,97
496
15,40 105 151 149
250
20/7/2008
89,46 8,27 0,00 0,00 0,76 1,52
1260,00
20,00 8,50 2,05 0,56 10,74
31,10 119
52,59
496
15,00 104 151 149
245
21/7/2008
89,44 8,26 0,00 0,00 0,74 1,55
1180,00
21,00 8,50 2,14 0,61 10,69
29,40 119
54,45
496
15,60 103 147 145
240
22/7/2008
89,26 8,19 0,26 0,06 0,76 1,47
1182,00
20,00 8,50 2,74 0,54 10,34
29,40 119
51,66
496
15,80 103 148 146
240
96
23/7/2008
89,63 8,07 0,01 0,00 0,74 1,54
1186,00
20,00 8,50 2,40 0,50 10,54
29,40 117
51,60
496
15,00 103 148 146
240
24/7/2008
89,68 8,00 0,01 0,00 0,71 1,60
1191,00
20,00 8,50 2,61 0,65 10,42
29,40 117
51,56
496
15,00 103 148 146
240
25/7/2008
89,51 7,65 0,46 0,05 0,74 1,59
1176,00
20,00 8,50 2,66 0,71 10,39
29,40 118
50,79
496
14,50 103 151 149
240
26/7/2008
88,29 7,95 0,74 0,37 0,67 1,97
1237,00
21,00 8,50 2,23 0,65 10,64
29,40 117
50,74
496
14,20 103 149 147
240
27/7/2008
89,55 7,50 0,11 0,10 0,68 2,06
1217,00
23,00 8,50 2,07 0,63 10,72
29,40 117
52,67
496
15,00 103 149 147
230
28/7/2008
89,53 7,40 0,15 0,10 0,68 2,14
1200,00
20,00 8,50 2,40 0,66 10,54
29,40 118
52,44
496
16,40 104 147 145
230
29/7/2008
88,87 8,02 0,42 0,29 0,74 1,66
1192,00
21,00 8,50 2,12 0,48 10,70
29,40 45
50,66
498
16,70 104 144 142
230
30/7/2008
88,38 7,47 1,11 0,57 0,72 1,75
1278,00
22,00 8,50 1,60 0,51 10,99
29,40 45
50,88
500
15,40 105 148 146
230
31/7/2008
89,47 7,82 0,15 0,10 0,69 1,77
1256,00
22,00 8,50 1,62 0,49 10,98
29,40 45
52,05
499
16,20 105 146 144
230
1/8/2008
89,53 7,71 0,09 0,07 0,69 1,91
1267,00
22,00 8,50 1,67 0,51 10,96
29,40 26
51,63
499
17,00 105 148 146
230
2/8/2008
89,57 7,59 0,09 0,07 0,69 1,99
1245,00
21,00 8,50 3,50 0,48 9,92
29,40 27
39,51
496
16,50 105 147 145
230
3/8/2008
89,65 7,96 0,03 0,01 0,73 1,61
1224,00
22,00 8,50 1,86 0,37 10,84
29,40 28
52,08
498
17,20 104 141 139
230
4/8/2008
89,37 7,30 0,16 0,15 0,67 2,35
1250,00
22,00 8,50 1,55 0,40 11,02
29,40 28
51,55
499
17,00 104 141 139
230
5/8/2008
89,29 7,31 0,15 0,15 0,66 2,44
1259,00
22,00 8,50 2,34 0,42 10,57
29,40 28
52,41
499
17,00 104 141 139
230
6/8/2008
89,26 7,38 0,13 0,12 0,66 2,44
1277,00
22,00 8,50 2,24 0,45 10,63
29,40 28
50,04
499
17,00 101 144 143
245
7/8/2008
89,57 8,11 0,02 0,00 0,71 1,59
1250,00
22,00 8,50 2,02 0,43 10,76
29,40 27
52,41
499
16,00 104 144 142
245
8/8/2008
89,64 8,02 0,00 0,00 0,71 1,63
1255,00
22,00 8,50 1,98 0,40 10,78
29,40 28
52,00
499
16,00 104 146 144
245
9/8/2008
89,68 7,98 0,07 0,00 0,72 1,55
1251,00
22,00 8,50 2,13 0,50 10,69
29,40 28
51,82
499
16,40 104 145 144
245
10/8/2008
89,54 8,08 0,06 0,00 0,72 1,59
1257,00
20,00 8,50 2,14 0,56 10,69
29,40 27
51,63
499
17,30 104 146 144
245
11/8/2008
89,52 8,07 0,05 0,00 0,72 1,65
1260,00
20,00 8,50 2,21 0,54 10,65
29,40 27
51,09
499
17,00 104 149 144
245
12/8/2008
89,66 7,82 0,10 0,00 0,72 1,71
1275,00
19,00 8,50 2,22 0,48 10,64
29,40 26
51,05
499
16,00 104 145 143
245
13/8/2008
89,69 7,77 0,11 0,01 0,72 1,69
1180,00
21,00 8,50 2,49 0,40 10,49
29,40 119
51,67
497
16,90 104 147 145
245
14/8/2008
89,82 7,62 0,11 0,03 0,71 1,71
1201,00
22,00 8,50 2,64 0,35 10,40
29,40 120
52,17
497
17,00 105 149 147
245
15/8/2008
89,82 7,56 0,08 0,05 0,70 1,79
1201,00
21,00 8,50 2,69 0,38 10,38
29,40 120
52,08
497
16,00 104 148 146
246
16/8/2008
89,84 7,64 0,04 0,04 0,71 1,73
1198,00
21,00 8,50 2,47 0,38 10,50
29,40 120
51,97
497
16,00 104 148 146
246
17/8/2008
89,83 7,73 0,04 0,01 0,72 1,66
1208,00
21,00 8,50 2,45 0,44 10,51
29,40 120
52,38
497
16,00 104 148 146
246
18/8/2008
89,59 7,33 0,12 0,09 0,66 2,22
1215,00
21,00 8,50 2,46 0,42 10,51
29,40 119
51,77
497
16,00 103 147 145
245
19/8/2008
89,51 7,49 0,09 0,09 0,66 2,15
1225,00
21,00 8,50 2,45 0,47 10,51
29,40 119
53,61
497
16,00 101 149 147
245
20/8/2008
89,51 7,40 0,10 0,10 0,66 2,22
1218,00
21,00 8,50 2,50 0,44 10,48
29,40 119
52,97
497
17,30 104 149 147
245
21/8/2008
89,50 7,40 0,09 0,10 0,67 2,25
1211,00
22,00 8,50 2,55 0,41 10,46
29,40 119
51,89
497
17,30 104 148 146
245
22/8/2008
89,41 7,69 0,08 0,08 0,68 2,06
1211,00
22,00 8,50 2,65 0,44 10,40
29,40 119
52,93
497
16,00 105 149 147
245
23/8/2008
89,54 7,97 0,02 0,01 0,70 1,76
1227,00
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29,40 118
52,69
497
17,00 105 148 146
245
24/8/2008
89,49 7,83 0,03 0,03 0,73 1,90
1215,00
22,00 8,50 2,50 0,45 10,48
29,40 118
52,61
497
16,40 105 149 147
245
25/8/2008
89,49 7,95 0,03 0,03 0,74 1,75
1216,00
21,00 8,50 2,49 0,45 10,49
29,40 118
52,67
497
16,80 105 149 147
245
26/8/2008
89,39 7,73 0,18 0,13 0,70 1,87
1219,00
22,00 8,50 2,61 0,57 10,42
29,40 126
52,89
497
18,00 105 151 149
245
27/8/2008
89,03 7,30 0,77 0,31 0,70 1,90
1216,00
22,00 8,50 2,78 0,64 10,33
28,60 126
53,22
496
17,00 105 151 149
245
97
28/8/2008
89,35 7,60 0,10 0,10 0,68 2,16
1178,00
22,00 8,50 2,85 0,62 10,28
28,60 126
52,41
496
17,00 105 151 149
245
29/8/2008
89,39 7,54 0,10 0,10 0,68 2,20
1184,00
22,00 8,50 2,82 0,64 10,30
28,60 125
53,58
496
17,00 103 147 145
245
30/8/2008
89,43 8,08 0,01 0,01 0,73 1,73
1190,00
22,00 8,50 2,82 0,64 10,30
28,60 125
51,88
496
17,00 105 148 146
245
31/8/2008
89,53 7,95 0,01 0,00 0,72 1,79
1180,00
22,00 8,50 2,79 0,63 10,32
28,60 125
52,38
496
17,00 103 147 145
245
1/9/2008
89,47 7,63 0,06 0,06 0,68 2,10
1169,00
22,00 8,50 2,88 0,65 10,27
27,30 124
54,64
495
17,70 104 148 146
245
2/9/2008
89,67 7,46 0,06 0,06 0,67 2,09
1121,00
21,00 8,50 3,70 0,52 9,80
25,20 126
55,15
494
17,20 104 143 141
245
3/9/2008
89,50 7,62 0,06 0,06 0,71 2,06
1035,00
20,00 8,50 3,74 0,55 9,78
25,20 117
52,71
494
17,00 105 143 141
245
4/9/2008
89,49 7,64 0,07 0,06 0,70 2,04
1050,00
22,00 8,50 3,03 0,53 10,18
31,10 119
45,71
496
16,50 105 151 149
250
5/9/2008
89,42 7,65 0,08 0,07 0,69 2,10
1301,00
22,00 8,50 1,95 0,46 10,79
31,10 118
50,92
497
17,10 106 151 148
250
6/9/2008
89,37 7,68 0,11 0,09 0,70 2,04
1281,00
21,00 8,50 1,80 0,55 10,88
31,10 115
52,06
497
16,70 105 150 148
250
7/9/2008
89,42 7,84 0,04 0,03 0,72 1,95
1298,00
22,00 8,50 1,60 0,49 10,99
31,10 118
51,53
497
17,00 105 151 149
250
8/9/2008
89,41 7,56 0,08 0,08 0,68 2,18
1301,00
22,00 8,50 1,43 0,58 11,09
31,10 117
52,08
498
17,00 105 151 149
250
9/9/2008
89,45 7,65 0,07 0,06 0,73 2,04
1288,00
21,00 8,50 1,50 0,59 11,05
31,10 118
51,31
499
17,90 104 151 149
250
10/9/2008
89,44 7,77 0,05 0,05 0,71 1,98
1287,00
22,00 8,50 1,77 0,54 10,90
31,10 115
52,33
499
17,00 104 151 149
250
11/9/2008
89,46 7,53 0,07 0,06 0,73 2,15
1306,00
22,00 8,50 1,92 0,58 10,81
31,10 116
51,70
499
17,00 106 151 149
250
12/9/2008
89,33 7,77 0,07 0,05 0,73 2,05
1284,00
22,00 8,50 1,66 0,58 10,96
31,10 117
51,91
499
17,00 105 152 148
250
13/9/2008
89,46 7,82 0,07 0,06 0,68 1,90
1296,00
20,00 8,50 1,68 0,53 10,95
31,10 118
51,96
499
16,70 105 153 151
250
14/9/2008
89,37 7,69 0,09 0,08 0,72 2,04
1289,00
20,00 8,50 1,52 0,45 11,04
31,10 117
51,46
499
16,80 105 152 150
250
15/9/2008
89,41 7,56 0,09 0,09 0,70 2,15
1300,00
22,00 8,50 1,58 0,41 11,01
31,10 119
51,92
499
16,60 105 151 148
250
16/9/2008
89,46 7,64 0,06 0,06 0,74 2,03
1313,00
22,00 8,50 1,54 0,36 11,03
31,10 119
52,18
499
16,40 105 152 149
250
17/9/2008
89,46 7,62 0,06 0,05 0,74 2,07
1305,00
22,00 8,50 1,56 0,41 11,02
31,10 119
51,92
499
17,00 105 150 148
250
18/9/2008
89,35 7,58 0,08 0,07 0,78 2,14
1306,00
22,00 8,50 1,45 0,38 11,08
31,10 116
51,89
500
17,40 104 150 148
250
19/9/2008
89,30 7,46 0,11 0,09 0,76 2,28
1314,00
22,00 8,50 1,60 0,41 10,99
31,10 116
51,83
500
17,40 104 150 148
250
20/9/2008
89,44 7,75 0,10 0,05 0,72 1,94
1315,00
22,00 8,50 1,60 0,43 10,99
31,10 116
52,42
500
17,20 105 152 149
250
21/9/2008
89,39 7,94 0,03 0,03 0,75 1,85
1310,00
21,00 8,50 1,65 0,50 10,96
31,10 115
49,45
500
17,00 105 153 150
250
22/9/2008
89,31 7,83 0,07 0,06 0,74 1,99
1312,00
23,00 8,50 1,66 0,46 10,96
30,10 116
52,41
499
17,00 105 149 147
260
23/9/2008
89,36 7,46 0,09 0,09 0,76 2,23
1246,00
22,00 8,50 1,53 0,50 11,03
31,10 113
52,21
500
17,00 105 150 147
260
24/9/2008
89,16 7,35 0,14 0,12 0,90 2,34
1310,00
21,00 8,50 1,14 0,56 11,26
31,10 114
52,18
500
16,20 105 150 147
260
25/9/2008
89,18 7,42 0,11 0,11 0,84 2,34
1333,00
22,00 8,50 1,41 0,50 11,10
31,10 114
52,47
499
17,20 102 151 149
260
26/9/2008
88,96 7,49 0,24 0,17 0,83 2,31
1323,00
22,00 8,50 1,49 0,47 11,06
31,10 113
52,01
499
17,00 102 151 148
260
27/9/2008
89,15 7,48 0,09 0,09 0,89 2,30
1310,00
22,00 8,50 1,55 0,45 11,02
31,10 114
50,92
500
17,30 105 151 149
260
28/9/2008
89,22 7,59 0,08 0,08 0,83 2,19
1316,00
22,00 8,50 1,47 0,46 11,06
31,10 116
51,97
500
17,10 105 151 149
260
98
B.2. Quadro de resultados
Resultados Forno B Vetor 1 Vetor 2 Vetor 3 Vetor 4
Qint
tot
10^7
Kcal
Qout
tot
10^7
Kcal
QGN
10^7
Kcal
Qar
10^7
Kcal
QEDC
10^7
Kcal
QAAC
10^7
Kcal
Qpared
e
10^7
Kcal
Qgas
es
10^7
Kcal
QCO
Kcal
Ar
excesso
O2
Excesso
EF
Direta
Ef
indireta
%QG
N
%Qar
%QE
DC
%QA
AC
%Q
par
ede
%Qga
ses
%Q
CO
%NE
QAqE
DC
10^6
Kcal
QVap
EDC
10^6
Kcal
QAqM
ix
10^6
Kcal
Qreac
10^6
Kcal
QEDC
10^6
Kcal
Manati
1,16
1,20 1,15 0,01 0,93 0,11 0,02 0,10 0,00 15,99 3,36 90,39 89,07 99,11 0,89 80,67 9,72 2,02
8,92 0,00
-3,34 2,65 1,37 2,42 2,90 9,34
Projeto 1,17 1,19 1,16 0,01 0,93 0,11 0,02 0,10 0,00 14,71 3,09 89,12 89,55 99,16 0,84 79,54 9,58 1,99
8,46 0,00
-1,44 2,65 1,37 2,42 2,90 9,34
1/7/2008
1,08 1,03 1,07 0,01 0,80 0,07 0,03 0,10 162,40 0,75 0,16 80,35 87,85 99,33 0,67 73,82 6,53 2,91
9,23 0,00
4,59 1,44 1,38 2,41 2,74 7,98
2/7/2008
1,10 1,03 1,09 0,01 0,80 0,07 0,03 0,10 206,85 -0,40 -0,08 79,26 87,96 99,30 0,69 72,66 6,61 2,87
9,17 0,00
5,84 1,46 1,38 2,42 2,72 7,97
3/7/2008
1,09 1,04 1,08 0,01 0,80 0,07 0,03 0,10 201,34 -0,60 -0,13 80,45 87,95 99,34 0,66 73,74 6,71 2,89
9,16 0,00
4,62 1,47 1,38 2,42 2,76 8,03
4/7/2008
1,08 1,04 1,07 0,01 0,80 0,07 0,03 0,11 207,90 10,27 2,16 80,38 87,20 99,23 0,77 73,48 6,90 2,90
9,89 0,00
3,92 1,46 1,38 2,42 2,70 7,96
5/7/2008
1,09 1,04 1,08 0,01 0,79 0,07 0,03 0,11 244,42 13,13 2,76 79,32 87,02 99,18 0,82 72,93 6,38 2,89
10,10 0,00
4,81 1,49 1,38 2,42 2,66 7,95
6/7/2008
1,08 1,03 1,07 0,01 0,79 0,07 0,03 0,10 234,23 6,21 1,30 79,92 87,46 99,23 0,71 73,51 6,42 2,98
9,63 0,00
4,62 1,48 1,38 2,42 2,67 7,95
7/7/2008
1,09 1,03 1,08 0,01 0,79 0,07 0,03 0,10 244,09 6,61 1,39 79,61 87,43 99,26 0,74 73,03 6,58 2,90
9,67 0,00
4,93 1,48 1,38 2,42 2,64 7,92
8/7/2008
1,12 1,04 1,11 0,01 0,80 0,07 0,03 0,11 261,61 5,89 1,24 78,04 87,57 99,26 0,74 71,72 6,32 2,81
9,61 0,00
6,72 1,49 1,38 2,42 2,73 8,02
9/7/2008
1,12 1,04 1,11 0,01 0,81 0,07 0,03 0,11 265,27 5,65 1,19 77,92 87,62 99,23 0,77 71,88 6,04 2,80
9,57 0,00
6,91 1,50 1,38 2,42 2,76 8,07
10/7/2008
1,11 1,04 1,10 0,01 0,81 0,06 0,03 0,11 250,11 5,02 1,06 78,61 87,62 99,27 0,73 72,85 5,75 2,82
9,55 0,00
6,19 1,52 1,38 2,42 2,79 8,11
11/7/2008
1,09 1,05 1,08 0,01 0,81 0,07 0,03 0,11 206,47 6,57 1,38 80,33 87,45 99,22 0,78 73,81 6,52 2,88
9,67 0,00
4,22 1,52 1,38 2,42 2,74 8,06
12/7/2008
1,10 1,05 1,09 0,01 0,81 0,07 0,03 0,11 181,71 7,29 1,53 79,53 87,47 99,22 0,78 73,08 6,45 2,85
9,68 0,00
5,09 1,52 1,38 2,42 2,75 8,06
13/7/2008
1,11 1,05 1,10 0,01 0,81 0,07 0,03 0,11 213,64 6,84 1,44 79,44 87,49 99,22 0,78 73,01 6,43 2,84
9,67 0,00
5,21 1,52 1,38 2,42 2,77 8,08
14/7/2008
1,10 1,05 1,09 0,01 0,80 0,08 0,03 0,11 229,58 5,63 1,18 79,70 87,56 99,23 0,77 72,90 6,81 2,85
9,59 0,00
5,00 1,52 1,38 2,42 2,72 8,03
15/7/2008
1,11 1,06 1,10 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 202,48 6,82 1,43 80,40 87,50 99,29 0,71 73,30 7,11 2,83
9,67 0,00
4,27 1,52 1,38 2,42 2,83 8,15
16/7/2008
1,12 1,06 1,11 0,01 0,90 0,08 0,03 0,11 216,93 5,59 1,17 79,37 87,60 99,23 0,77 72,39 6,98 2,81
9,59 0,00
5,41 1,52 1,38 2,42 2,77 8,09
17/7/2008
1,10 1,04 1,09 0,01 0,80 0,07 0,03 0,11 209,04 5,56 1,17 79,72 87,55 99,23 0,77 73,30 6,42 2,86
9,58 0,00
4,98 1,50 1,38 2,42 2,74 8,05
18/7/2008
1,11 1,05 1,10 0,01 0,80 0,07 0,03 0,11 234,31 5,03 1,06 78,99 87,59 99,27 0,73 72,46 6,52 2,83
9,57 0,00
5,77 1,52 1,38 2,42 2,73 8,04
19/7/2008
1,11 1,05 1,10 0,01 0,81 0,07 0,03 0,11 212,11 5,63 1,18 79,01 87,58 99,27 0,73 72,69 6,32 2,82
9,59 0,00
5,75 1,53 1,38 2,42 2,76 8,09
20/7/2008
1,12 1,05 1,11 0,01 0,81 0,07 0,03 0,10 218,41 4,54 0,95 78,98 87,83 99,34 0,66 72,72 6,26 2,81
9,35 0,00
6,04 1,53 1,38 2,42 2,79 8,12
99
21/7/2008
1,04 1,00 1,04 0,01 0,78 0,07 0,03 0,10 222,26 4,40 0,93 80,99 87,81 99,31 0,69 74,48 6,51 3,01
9,18 0,00
3,81 1,44 1,31 2,29 2,73 7,78
22/7/2008
1,06 1,00 1,05 0,01 0,76 0,07 0,03 0,10 296,93 8,39 1,76 78,92 87,59 99,32 0,68 72,25 6,67 2,98
9,43 0,00
5,70 1,44 1,31 2,29 2,59 7,63
23/7/2008
1,05 0,99 1,04 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 187,32 6,83 1,43 79,31 87,67 99,33 0,67 72,94 6,38 3,00
9,33 0,00
5,36 1,47 1,31 2,29 2,59 7,65
24/7/2008
1,05 0,99 1,05 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 243,54 6,19 1,30 79,07 87,70 99,33 0,67 72,71 6,36 2,99
9,31 0,00
5,64 1,47 1,31 2,29 2,59 7,65
25/7/2008
1,05 0,99 1,04 0,01 0,76 0,07 0,03 0,10 264,48 6,00 1,26 79,18 87,59 99,33 0,67 72,59 6,60 3,00
9,30 0,00
5,51 1,46 1,31 2,28 2,55 7,60
26/7/2008
1,12 0,99 1,11 0,01 0,76 0,06 0,03 0,10 235,32 4,80 1,01 73,96 87,95 99,30 0,70 68,15 5,80 2,82
9,23 0,00
11,18 1,47 1,31 2,28 2,55 7,61
27/7/2008
1,06 1,00 1,05 0,01 0,77 0,07 0,03 0,09 233,33 3,80 0,80 78,96 88,19 99,24 0,76 72,52 6,44 2,96
8,85 0,00
6,28 1,47 1,31 2,29 2,64 7,71
28/7/2008
1,05 1,00 1,04 0,01 0,77 0,07 0,03 0,09 245,31 4,96 1,04 79,79 88,06 99,33 0,67 73,14 6,65 2,99
8,95 0,00
5,28 1,46 1,31 2,29 2,63 7,68
29/7/2008
1,07 1,07 1,06 0,01 0,84 0,07 0,03 0,10 181,99 6,02 1,26 85,06 88,13 99,30 0,70 78,90 6,17 2,94
8,93 0,00
0,13 2,29 1,31 2,30 2,54 8,45
30/7/2008
1,17 1,08 1,16 0,01 0,85 0,07 0,03 0,10 205,48 3,64 0,76 78,31 88,53 99,28 0,72 72,69 5,63 2,70
8,77 0,00
7,52 2,29 1,31 2,32 2,55 8,48
31/7/2008
1,11 1,08 1,10 0,01 0,85 0,07 0,03 0,10 187,00 3,23 0,68 82,87 88,40 99,28 0,72 76,94 5,93 2,84
8,77 0,00
2,70 2,29 1,31 2,31 2,61 8,53
1/8/2008
1,11 1,11 1,10 0,01 0,87 0,07 0,03 0,10 195,33 3,09 0,65 85,01 88,39 99,28 0,72 78,49 6,52 2,83
8,78 0,00
0,56 2,51 1,31 2,31 2,59 8,72
2/8/2008
1,09 1,04 1,08 0,01 0,81 0,07 0,03 0,10 199,15 12,68 2,66 80,11 87,71 99,05 0,75 73,83 6,29 2,88
9,40 0,00
4,72 2,50 1,31 2,27 1,98 8,06
3/8/2008
1,08 1,09 1,07 0,01 0,87 0,06 0,03 0,10 140,26 5,63 1,18 86,67 88,19 99,27 0,73 80,84 5,82 2,92
8,89 0,00
-1,39 2,49 1,31 2,30 2,62 8,72
4/8/2008
1,09 1,09 1,08 0,01 0,87 0,06 0,03 0,10 151,30 3,67 0,77 85,60 88,27 99,27 0,73 79,90 5,70 2,89
8,84 0,00
-0,22 2,49 1,31 2,31 2,59 8,70
5/8/2008
1,10 1,10 1,09 0,01 0,87 0,06 0,03 0,10 166,15 7,27 1,53 85,50 88,04 99,25 0,75 79,83 5,67 2,87
9,08 0,00
-0,33 2,49 1,31 2,31 2,63 8,74
6/8/2008
1,11 1,10 1,10 0,01 0,86 0,07 0,03 0,11 178,93 6,39 1,34 84,27 87,62 99,25 0,75 77,68 6,59 2,83
9,55 0,00
0,52 2,49 1,31 2,31 2,51 8,62
7/8/2008
1,10 1,11 1,10 0,01 0,88 0,06 0,03 0,10 167,01 5,65 1,19 85,09 87,74 99,27 0,73 79,35 5,74 2,85
9,41 0,00
-0,20 2,50 1,31 2,31 2,63 8,75
8/8/2008
1,11 1,11 1,10 0,01 0,87 0,07 0,03 0,10 155,81 5,78 1,21 84,93 87,74 99,26 0,74 78,91 6,02 2,84
9,42 0,00
-0,04 2,49 1,31 2,31 2,61 8,72
9/8/2008
1,10 1,11 1,10 0,01 0,87 0,07 0,03 0,10 194,34 5,53 1,16 85,00 87,75 99,27 0,73 78,90 6,10 2,85
9,40 0,00
-0,10 2,49 1,31 2,31 2,60 8,71
10/8/2008
1,11 1,11 1,11 0,01 0,87 0,07 0,03 0,10 218,43 4,89 1,03 84,78 87,79 99,34 0,66 78,31 6,46 2,83
9,38 0,00
0,19 2,50 1,31 2,31 2,59 8,71
11/8/2008
1,11 1,11 1,11 0,01 0,87 0,07 0,03 0,11 212,16 5,43 1,14 84,53 87,76 99,33 0,67 77,96 6,58 2,82
9,42 0,00
0,40 2,50 1,31 2,31 2,57 8,69
12/8/2008
1,13 1,10 1,12 0,01 0,87 0,06 0,03 0,11 191,85 6,13 1,29 82,99 87,74 99,36 0,64 77,23 5,76 2,79
9,47 0,00
1,96 2,51 1,31 2,31 2,56 8,69
13/8/2008
1,04 1,00 1,03 0,01 0,76 0,07 0,03 0,10 150,59 8,33 1,75 80,46 87,37 99,28 0,72 73,53 6,92 3,02
9,60 0,00
3,90 1,44 1,31 2,29 2,59 7,64
14/8/2008
1,06 1,00 1,05 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 135,45 9,69 2,04 79,58 87,34 99,24 0,76 72,55 7,03 2,98
9,68 0,00
4,78 1,43 1,31 2,30 2,62 7,66
15/8/2008
1,05 1,00 1,05 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 146,97 9,48 1,99 79,16 87,30 99,27 0,73 72,55 6,61 2,98
9,72 0,00
5,15 1,43 1,31 2,30 2,62 7,65
16/8/2008
1,05 1,00 1,05 0,01 0,76 0,07 0,03 0,10 144,99 8,41 1,77 79,27 87,37 99,28 0,72 72,64 6,63 2,99
9,64 0,00
5,11 1,43 1,31 2,30 2,61 7,65
17/8/2008
1,06 1,00 1,05 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 168,27 7,67 1,61 78,75 87,45 99,29 0,71 72,18 6,57 2,96
9,59 0,00
5,74 1,43 1,31 2,30 2,63 7,67
18/8/2008
1,06 1,00 1,05 0,01 0,76 0,07 0,03 0,10 161,26 7,76 1,63 78,76 87,42 99,28 0,72 72,17 6,58 2,97
9,62 0,00
5,69 1,44 1,31 2,29 2,60 7,65
19/8/2008
1,07 1,02 1,06 0,01 0,77 0,08 0,03 0,10 181,39 7,25 1,52 79,44 87,48 99,29 0,71 72,33 7,11 2,94
9,58 0,00
5,10 1,44 1,31 2,30 2,69 7,74
20/8/2008
1,06 1,01 1,06 0,01 0,77 0,08 0,03 0,10 169,60 7,83 1,64 79,81 87,42 99,28 0,72 72,55 7,26 2,96
9,62 0,00
4,65 1,44 1,31 2,30 2,66 7,71
21/8/2008
1,05 1,01 1,05 0,01 0,77 0,08 0,03 0,10 157,57 8,33 1,75 79,73 87,36 99,24 0,76 72,58 7,15 2,98
9,65 0,00
4,65 1,44 1,31 2,29 2,51 7,65
22/8/2008
1,06 1,01 1,05 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 170,24 8,62 1,81 79,28 87,38 99,24 0,76 72,69 6,58 2,97
9,66 0,00
5,14 1,44 1,31 2,30 2,66 7,71
23/8/2008
1,08 1,01 1,07 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 178,27 7,38 1,55 78,16 87,54 99,25 0,75 71,44 6,71 2,91
9,54 0,00
6,47 1,46 1,31 2,30 2,65 7,71
24/8/2008
1,06 1,01 1,06 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 173,25 7,85 1,65 79,06 87,45 99,25 0,75 72,34 6,72 2,95
9,59 0,00
5,44 1,46 1,31 2,30 2,64 7,70
25/8/2008
1,07 1,01 1,06 0,01 0,77 0,07 0,03 0,10 173,94 7,80 1,64 78,81 87,48 99,28 0,72 71,96 6,84 2,94
9,58 0,00
5,74 1,46 1,31 2,30 2,64 7,71
100
26/8/2008
1,08 1,01 1,07 0,01 0,76 0,08 0,03 0,10 220,40 7,13 1,50 78,57 87,52 99,25 0,75 70,93 7,64 2,92
9,55 0,00
6,02 1,36 1,31 2,30 2,66 7,62
27/8/2008
1,09 0,99 1,08 0,01 0,74 0,01 0,03 0,10 251,54 7,44 1,56 75,40 87,53 99,25 0,75 68,27 7,13 2,89
9,58 0,00
9,24 1,33 1,27 2,23 2,60 7,43
28/8/2008
1,03 0,98 1,02 0,01 0,74 0,08 0,03 0,10 231,91 7,69 1,62 79,26 87,32 99,25 0,75 71,73 7,54 3,05
9,63 0,00
5,00 1,33 1,27 2,22 2,56 7,38
29/8/2008
1,03 0,98 1,03 0,01 0,75 0,07 0,03 0,10 239,55 7,27 1,53 79,29 87,35 99,25 0,75 72,12 7,17 3,04
9,61 0,00
5,02 1,34 1,27 2,23 2,62 7,45
30/8/2008
1,05 0,97 1,04 0,01 0,74 0,07 0,03 0,10 241,79 7,39 1,55 77,28 87,43 99,25 0,75 70,37 6,92 3,00
9,57 0,00
7,14 1,34 1,27 2,22 2,53 7,37
31/8/2008
1,04 0,98 1,03 0,01 0,74 0,07 0,03 0,10 235,21 7,26 1,52 78,54 87,40 99,25 0,75 71,39 7,15 3,04
9,57 0,00
5,82 1,34 1,27 2,22 2,56 7,39
1/9/2008
1,02 0,96 1,01 0,01 0,72 0,08 0,03 0,10 240,41 7,40 1,55 77,78 87,31 99,25 0,75 70,22 7,56 3,08
9,61 0,00
6,45 1,29 1,21 2,12 2,55 7,17
2/9/2008
0,98 0,89 0,97 0,01 0,66 0,07 0,03 0,10 195,06 13,31 2,80 74,30 86,79 99,25 0,75 67,53 6,77 3,21
10,00 0,00
9,28 1,17 1,12 1,95 2,27 6,61
3/9/2008
0,91 0,88 0,90 0,01 0,66 0,06 0,03 0,09 191,13 13,22 2,78 79,73 86,53 99,28 0,72 72,70 7,04 3,47
10,00 0,00
3,34 1,26 1,12 1,94 2,27 6,59
4/9/2008
0,92 1,00 0,91 0,01 0,77 0,08 0,03 0,09 179,69 9,62 2,02 92,61 86,66 99,24 0,76 84,41 8,20 3,42
9,91 0,00
-9,37 1,53 1,38 2,41 2,43 7,75
5/9/2008
1,14 1,05 1,13 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 184,06 5,00 1,05 77,48 87,65 99,27 0,73 70,84 6,64 2,76
9,58 0,00
7,41 1,54 1,38 2,43 2,70 8,06
6/9/2008
1,12 1,06 1,12 0,01 0,82 0,07 0,03 0,11 214,10 3,35 0,70 79,20 87,72 99,31 0,69 72,57 6,63 2,80
9,48 0,00
5,72 1,58 1,38 2,43 2,77 8,15
7/9/2008
1,14 1,06 1,13 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 191,86 3,07 0,65 78,00 87,79 99,28 0,72 71,17 6,83 2,77
9,44 0,00
7,02 1,54 1,38 2,43 2,74 8,09
8/9/2008
1,13 1,06 1,13 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 223,35 1,29 0,27 78,61 87,87 99,29 0,71 71,77 6,84 2,77
9,35 0,00
6,49 1,55 1,38 2,44 2,77 8,14
9/9/2008
1,13 1,06 1,12 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 226,24 1,58 0,33 79,26 87,84 99,32 0,68 71,85 7,41 2,79
9,37 0,00
5,79 1,54 1,38 2,45 2,73 8,10
10/9/2008
1,13 1,07 1,12 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 210,35 3,27 0,69 79,72 87,74 99,28 0,72 72,68 7,04 2,79
9,47 0,00
5,23 1,58 1,38 2,45 2,78 8,19
11/9/2008
1,14 1,06 1,13 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 229,54 3,57 0,75 78,25 87,72 99,28 0,72 71,58 6,67 2,76
9,51 0,00
6,71 1,56 1,38 2,45 2,75 8,14
12/9/2008
1,12 1,06 1,11 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 223,51 2,41 0,51 79,41 87,78 99,28 0,72 72,50 6,91 2,80
9,42 0,00
5,57 1,55 1,38 2,45 2,76 8,14
13/9/2008
1,14 1,06 1,13 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 208,24 2,97 0,62 78,25 87,80 99,35 0,65 71,28 6,98 2,76
9,44 0,00
6,80 1,54 1,38 2,45 2,76 8,13
14/9/2008
1,13 1,06 1,12 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 175,53 3,08 0,65 78,69 87,77 99,35 0,65 71,76 6,93 2,78
9,45 0,00
6,30 1,55 1,38 2,45 2,73 8,12
15/9/2008
1,13 1,06 1,13 0,01 0,81 0,07 0,03 0,11 161,40 3,67 0,77 78,14 87,73 99,28 0,72 71,53 6,60 2,77
9,49 0,00
6,83 1,53 1,38 2,45 2,76 8,12
16/9/2008
1,15 1,06 1,14 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 143,51 4,07 0,85 77,51 87,75 99,27 0,73 70,91 6,60 2,74
9,51 0,00
7,51 1,53 1,38 2,45 2,77 8,13
17/9/2008
1,14 1,06 1,13 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 161,75 3,61 0,76 77,96 87,75 99,28 0,72 71,30 6,66 2,76
9,49 0,00
7,03 1,53 1,38 2,45 2,76 8,12
18/9/2008
1,14 1,07 1,13 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 149,74 3,48 0,73 78,68 87,75 99,28 0,72 71,70 6,97 2,76
9,48 0,00
6,32 1,56 1,38 2,46 2,76 8,16
19/9/2008
1,14 1,07 1,13 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 163,24 3,89 0,82 78,33 87,72 99,27 0,73 71,38 6,95 2,75
9,53 0,00
6,64 1,56 1,38 2,46 2,75 8,16
20/9/2008
1,15 1,07 1,14 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 171,69 3,71 0,78 77,94 87,79 99,28 0,72 71,05 6,89 2,73
9,48 0,00
7,13 1,56 1,38 2,46 2,78 8,19
21/9/2008
1,15 1,06 1,14 0,01 0,80 0,08 0,03 0,11 198,62 3,28 0,69 76,78 87,81 99,31 0,69 69,82 6,97 2,73
9,45 0,00
8,30 1,58 1,38 2,45 2,63 8,04
22/9/2008
1,15 1,07 1,14 0,01 0,82 0,07 0,03 0,11 183,03 3,67 0,77 77,71 87,45 99,24 0,76 71,25 6,46 2,74
9,81 0,00
7,00 1,56 1,38 2,45 2,78 8,18
23/9/2008
1,08 1,07 1,08 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 186,57 2,64 0,55 82,72 87,32 99,28 0,72 75,80 6,92 2,90
9,77 0,00
1,71 1,60 1,38 2,46 2,77 8,22
24/9/2008
1,14 1,06 1,13 0,01 0,82 0,07 0,03 0,11 215,05 0,37 0,08 78,33 87,59 99,33 0,67 72,05 6,28 2,76
9,65 0,00
6,49 1,59 1,38 2,46 2,77 8,20
25/9/2008
1,16 1,08 1,15 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 198,57 2,16 0,45 78,15 87,52 99,28 0,72 70,93 7,23 2,72
9,76 0,00
6,65 1,59 1,38 2,45 2,79 8,21
26/9/2008
1,16 1,08 1,15 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 187,68 2,87 0,60 77,96 87,48 99,28 0,72 70,89 7,08 2,72
9,80 0,00
6,80 1,60 1,38 2,45 2,76 8,19
27/9/2008
1,14 1,07 1,13 0,01 0,81 0,08 0,03 0,11 177,64 3,35 0,70 78,48 87,40 99,28 0,72 71,53 6,95 2,77
9,84 0,00
6,15 1,59 1,38 2,46 2,70 8,13
28/9/2008
1,15 1,07 1,14 0,01 0,82 0,08 0,03 0,11 181,79 2,90 0,61 78,09 87,47 99,28 0,72 71,28 6,81 2,74
9,79 0,00
6,64 1,56 1,38 2,46 2,76 8,17
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