Forno Industrial

Apostila de Fornos de Processo Elaboração: Raimundo Sampaio

Sumário 1 INTRODUÇÃO 4 2 CLASSIFICAÇÃO DOS FORNOS 5

2.1 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO SERVIÇO 5 2.1.1 Fornos Refervedores (pré-flash) 5 2.1.2 Fomos Atmosféricos 6 2.1.3 Fornos de Vácuo 6 2.1.4 Fomos de Reforma Catalítica 6 2.1.5 Reformadores / Pirolise 6 2.2 QUANTO AO ASPECTO CONSTRUTIVO 6 2.2.1 Horizontais 6 2.2.2 Verticais 7

3 PARTES CONSTITUINTES 8

3.1 SERPENTINA DE AQUECIMENTO 10 3.1.1 Seção de Radiação 10 3.1.2 Seção da convecção 13 3.2 FORNALHA 14 3.2.1 Estrutura 14 3.2.2 Refratários 15 3.2.3 Equipamentos auxiliares 16

4 RAZÕES PARA INSPEÇÃO 2 5 CAUSAS DE DETERIORAÇÃO 2

5.1 RELEMBRANDO 2 5.2 SERPENTINA 24 5.2.1 Tipos de processo 24 5.2.2 Características da carga: 25 5.2.3 Velocidade de fluxo no interior da serpentina 25 5.2.4 Pressão 25 5.2.5 Temperatura 25 5.2.6 Produtos de combustão 27 5.2.7 Deterioração mecânica 27 5.3 FORNALHA 27 5.4 CHAMINÉS E DUTOS 28

6 FREQUENCIA DE INSPEÇÃO E EPOCA PARA A INSPEÇÃO 29

6.1 GENERALIDADES 29 6.2 SEGURANÇA 29

7 ROTINA DE INSPEÇÃO EM FORNOS DE PROCESSO 30

7.1 OBJETIVO 30 7.2 DEFINIÇÕES 30 7.3 CONDIÇÕES GERAIS 31 7.3.1 Planejamento da Inspeção 31 7.3.2 Inspeção em Operação 32 7.3.3 Itens a Serem Inspecionados 32 7.3.4 Inspeção Interna em Parada 38 7.3.5 Ensaios 46 7.4 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS 48 7.4.1 Serpentinas de Convecção48 7.4.2 PAF 48 7.4.3 Dutos Primário e Secundário 49 7.4.4 Chaminés 49 7.5 CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO 49 7.5.1 Serpentina 49 7.5.2 Suportes 50 7.5.3 Queimadores 50

Apostila de Fornos de Processo Elaboração: Raimundo Sampaio

7.5.4 Ramonadores 50 7.5.5 Termopares de Parede 50 7.5.6 Abafadores 50 7.5.7 Tubos de Vapor de Abafamento 50

8 ANEXOS 52

8.1 ANEXO – A – FIG IBP 52 8.2 ANEXO-B – DESCRIÇÃO IBP 53 8.3 ANEXO C- CRITÉRIO DE DEFORMAÇÃO 54 8.4 ANEXO-D – SUPORTES DE MOLA 5 8.5 ANEXO – E SLIDES API RP 581 56

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 59

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1 INTRODUÇÃO

Na grande maioria das unidades de refinação e petroquímica os fornos ocupam uma posição de destaque. Os fornos representam aproximadamente 20% do investimento total e 80% do consumo de energia das unidades. Os fornos são equipamentos que requerem atenção especial da operação, acompanhamento, manutenção e inspeção, pois, são neles que geralmente estão os limites operacionais das unidades, além de serem críticos quando ao intervalo entre paradas e quanto à própria duração da mesma. Os fornos também são responsáveis pelo maior número de ocorrências graves em refinarias.

As principais normas utilizadas para fornos são: API Std 560 – Aquecedores a fogo para serviços gerais em refinarias

Este padrão cobre os mínimos requisitos para desenho, materiais, fabricação, inspeção, testes, preparação para carga e montagem de fornos, pré-aqeucedores de ar, ventiladores e queimadores, para serviços gerais em refinarias.

API RP 573 – Inspeção em Caldeiras e Fornos

Esta prática recomendada cobre as inspeções praticadas para caldeiras e fornos de processos utilizados nas refinarias de petróleo e plantas petroquímicas.

API Std 530 – Cálculo de espessura para tubos de fornos em refinarias de petróleo

O forno é um equipamento projetado para transferir ao fluido um fluxo de calor, de tal forma que se forem mantidas constantes a vazão e a temperatura de entrada, também será constante a temperatura de saída. É necessário gerar no forno uma quantidade de calor que supra o processo e compense também as perdas. Esse calor é gerado pela queima de uma quantidade suficiente de combustível através de maçaricos instalados, normalmente, na base ou nas paredes laterais da câmara de combustão do forno.

Os tubos são, geralmente, colocados próximos às paredes laterais e ao teto da câmara de combustão, onde o calor é principalmente transferido por radiação, e dispostos também em outra câmara chamada de “câmara ou zona de convecção”, onde o calor é principalmente transferido por convecção.

pela chaminé, ou auxiliada por de ventiladores de tiragem forçada ou induzida

O ar necessário à combustão pode ser admitido no forno pela depressão (pressão negativa) reinante na câmara de combustão devido à remoção (tiragem) natural feita

As fornalhas consistem de uma serpentina (ou mais) de tubos que é colocada dentro de uma caixa ou câmara onde há combustão, a fim de aquecer o produto, que passa internamente nos tubos. A serpentina poderá ser um tubo contínuo, ou constituída de uma série de tubos interligados entre si na sua extremidade por meio de cabeçotes, curva de retorno ou coletores.

Os tubos poderão estar dispostos internamente na fornalha em forma helicoidal, vertical ou horizontal. Em qualquer caso deverão estar convenientemente suportados, em função da sua disposição, comprimento, diâmetro e condições operacionais.

A caixa onde há combustão, ou simplesmente fornalha, deverá ser adequada para altas temperaturas, pois nelas haverá o desenvolvimento de calor proporcionado pela queima do combustível. Assim sendo, as