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Revisão dos Métodos de Injeção
de Oxigênio Suplementar para a Fusão de Vidro
A elevação da percentagem de oxigênio no
ar de combustão, a partir de 21%, aumenta significativamente
a temperatura da chama alcançada com qualquer combustível.
Por exemplo, o gás natural queimado no ar possui uma temperatura
de chama de 1938°C, ao passo que a temperatura da chama do
gás natural queimado em 23% de O2 é de 2004ºC.
Este efeito é demonstrado na figura abaixo.
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| Maiores temperaturas da chama no forno de vidro elevam
a transferência de calor para a composição e
o vidro. Isso acontece devido ao fato de que todos os três
mecanismos de transferência térmica, condução,
convecção e radiação dependem da temperatura
da chama: |
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| Condução: |
Q µ (Tf - Tp) |
| Convecção: |
Q µ (Tf - Tp) |
| Radiação: |
Q µ (Tf4- Tp4) |
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| Onde: |
Tf = Temperatura da Chama |
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Tp = Temperatura do Produto (Composição) |
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| Em temperaturas de fusão do vidro, a radiação
é a modalidade predominante de transferência térmica.
As taxas de transferência térmica por condução
e convecção são lineares com a diferença
de temperatura entre o vidro e a chama. A taxa de transferência
térmica, devido à radiação, é
proporcional à diferença de temperatura do vidro e
da chama, cada uma delas elevada à quarta potência.
O oxigênio eleva a temperatura da chama, a qual eleva bastante
a radiação, modalidade já dominante da transferência
térmica. Dessa forma, com o enriquecimento de oxigênio,
uma quantidade maior de calor é absorvida pelo produto, menor
quantidade de calor é perdida no gás de exaustão
e o processo de combustão torna-se mais eficiente. |
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| Enriquecimento do Ar de Combustão
com Oxigênio: |
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| Com a referida técnica, o oxigênio é
injetado no tubo principal de ar de combustão bem à
frente do ponto de entrada do forno. Esta pré-mistura de
oxigênio é mais comum em fornos recuperativos ou fornos
tipo batelada (unit melter) que possuam muitos pontos de entrada
(queimadores de ar frio ou quente) ou em fornos regenerativos, onde
é aconselhável o uso de oxigênio com o propósito
de melhorar o processo de combustão de forma consistente.
É necessário experiência para fornecer a quantia
certa de calor às zonas certas e para assegurar a aplicação
segura do oxigênio. |
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| Lanças de Oxigênio: |
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| Esse método, historicamente, é a forma
de custo mais eficiente de se utilizar o oxigênio para suplementar
a combustão ar-combustível. A injeção
estratégica de oxigênio ao lado, abaixo e através
das chamas de ar-combustível permite que os fabricantes de
vidro alcancem seus objetivos de campanha em termos de volume de
produção, eficiência do combustível e
qualidade do vidro. Os benefícios das lanças de oxigênio
devem-se ao fato de se promover a mistura do oxigênio com
o combustível onde ela é mais necessária, ou
seja, em áreas deficientes de oxigênio do espaço
de combustão ou na parte inferior (lado da superfície
do vidro) das chamas ar-combustível, onde a temperatura da
chama possui o maior impacto sobre a transferência térmica
para o banho. O conhecimento da quantidade de lanças, onde
colocá-las e qual a vazão a ser utilizada nos permite
fornecer a solução de menor custo. |
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Boosting com Oxigênio:
Este método, de utilização de oxigênio
suplementar, é relativamente novo para os fabricantes de
vidro, e foi viabilizado pelo surgimento de queimadores oxi-combustível,
de alta performance, desenvolvidos para conversões de fornos
para combustão 100% oxi-combustível. O conceito
de boosting utiliza queimadores oxi-combustível posicionados
dentro do forno, com combustão ar-combustível, para
elevar a produção, qualidade, eficiência e
estabilidade do forno. Dependendo das necessidades de nossos clientes,
podemos personalizar a operação de forma a propiciar
o(s) benefício(s) desejado(s). O boosting com oxi-combustível
é tipicamente utilizado para elevar o volume de produção
em um forno, que se encontra em sua capacidade máxima ou
que está prejudicado devido a uma falha ou perda de eficiência
no sistema de combustão ar-combustível. O retorno
financeiro para tal tecnologia é frequentemente inferior
a três meses. As vantagens de nossa tecnologia de boosting
são tão significativas que muitos fornos, que utilizavam
a tecnologia da Air Products ao final da campanha anterior para
tratar de limitações, são reconstruídos
e passam a utilizar a tecnologia de forma permanente.
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| Neste caso, as chamas de alta temperatura da oxi-combustão
são colocadas sobre a composição fria propiciando
uma tremenda transferência térmica. O resultado é
uma vitrificação precoce da composição
e um escoamento significativamente maior do banho; esta taxa superior
de fusão permite, então, uma elevação
na produção ou uma redução na quantidade
total de combustível. Entre em contato conosco para determinarmos
qual destas técnicas, ou outras, é a mais adequada
para você. Continuamos a desenvolver novas tecnologias a fim
de aprimorar a fabricação de vidros. |
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