Infografia Forns

Fet per: Yoanna Altisent i Guillem Rubio

FORNS

¿Que és un Forn?

Un forn és una instal·lació en la qual, per mitjà de la calor, es produeixen determinades transformacions físiques o químiques sobre un material.

Eficiència del forn

Parts d'un forn

Classificació i tipus de forns

Manteniment i neteja d'un forn

Aplicacions industrials

Posada en marxa i aturada del forn

1. Xemeneia.

2. Damper.

3. Entrada de la càrrega o producte a escalfar.

4. Zona de convecció.

5. Entrada aire combustió.

6. Cremadors.

7. Refractari.

8. Zona de radiació.

9. Sortida del producte.

10. Altres parts importants que cal aprendre.

Fes click als noms per saber més informació.

Nota. Imatge extreta de CALENTADORES Y CALDERAS A FUEGO DIRECTO PARA CALENTAMIENTO INDUSTRIAL, per Pirobloc, 2018.

Les parets interiors dels forns estan fetes de material refractari (formigó o maons refractaris). La seva funció és evitar les pèrdues de calor i reflectir la calor radiant als tubs pels quals circula la càrrega.

Formats per a maons. La forma de les peces, així com la dotació de les juntes afavoriran la seva subjecció i servirà de base per a la formació de la crosta.

El maó refractari es pot posar:

Zona de tubs en la que majoritàriament es transmet calor per convecció.

Aquests tubs s'utilitzen per conduir la càrrega (producte a escalfar) que circula pel seu interior.

La càrrega entra al forn per la zona de convecció, on els tubs són de menor diàmetre i estan més junts, la qual cosa ajuda a aprofitar millor el rendiment energètic ja que aquesta és una zona de turbulències en els fums.

La unió entre trams rectes de tubs es realitza mitjançant colzes de retorn (return bends) o capçals laminats (headers).

Aquesta zona és essencial per a que el funcionament del procés de fabricació sigui eficient. Les parets de la zona de radiació estàn cobertes de materials refractaris per a poder resistir les altes Tº que es generen en el forn. S’ha de mantenir un control precís de la Tº per a poder garantir que els materials/productes es processin d’una manera uniforme.

Les funcions de la xemeneia són: • Conduir els fums a l’exterior a una alçada suficient per evitar la contaminació dels voltants. La caixa de fums i la xemeneia tenen que ser lo suficient grans com per fer front al volum dels gasos del procés de combustió. • Crear el tir suficient per facilitar el procés de combustió.

Per mesurar el tir s'han de situar diferents mesuradors de pressió en diversos punts del forn.

Els punts de presa de mostra del tir poden estar situats :

El tir és la sortida de gasos per la xemeneia que pot ser deguda a una diferència de densitat o a una impulsió mecànica. D'aquesta manera podem classificar els tirs en:

(A) Natural. (B) Forçat. (C) Induït. (D)Compensat.

Posada en marxa i aturada del forn.

La posada en marxa i l’aturada del forn fuel-gas ha de seguir una sèrie d’instruccions, d’aquesta manera es pot garantir un segur i eficient funcionament.

En la posada en marxa, s’inicia amb la preparació del forn, ens hem d’assegurar que estigui lliure d’obstacles i net, a part, s’han de verificar els sistemes de seguretat. A posteriori es comprova el subministrament del combustible i es comença el procés d’engegada, regulant de manera gradual la T° fins a assolir els nivells que volem. Un cop estabilitzat, el forn està llest per al procés de producció.

Per a l’aturada del forn es redueix de manera progressiva la T° fins a uns nivells segurs i es tanquen les vàlvules de subministrament de combustible. Seguidament, el forn s’ha d’apagar i haurem d’esperar que el forn es refredi completament abans de dur a terme tasques de neteja o manteniment.

És MOLT important seguir les instruccions del fabricant i les mesures de seguretat pertinents en tot moment per així evitar danys o accidents.

• Tragant: Obertura superior del forn de cubilot (alto horno) pel quale s carrega el forn de les matèries primeres corresponents.

• Zona Escut (Shield): L'escut del forn correspon a les primeres files de tubs de la zona de convecció (anomenats tambe com "shock tubes"). La seva funció es protegir els tubs de la zona de convecció de la radiació emesa pels tubs de la zona de radiació

Aplicacions industrials dels forns:

• Fondre materials.

• Combustions.

• Incinerar.

• Eliminar residus.

• Tractar els materials perquè assoleixin certes propietats.

• Produir reaccions químiques en els materials Metal·lúrgia. Fabricació de vidre.

• Processament de ceràmica.

• Fabricació de materials refractaris.

• Producció de productes químics.

• Tractament tèrmic dels metalls.

El damper de la xemeneia és un compnent que actua com una vàlvula de regulació per:

• Regular el tir (la diferència de pressió entre l'entrada d'aire i sortida d'aire al forn).

• Regular la pèrdua de calor a través de la xemeneia.

Nota. Informació i imatge extreta de OPERACIONES PETROLERAS: HORNOS DE COMBUSTIÓN per Operador Petrolero Blogspot. 2015.

Eficiència del forn.

És el % de la calor subministrada que s’utilitza de forma efectiva. (La calor subministrada és la potència calorífica del combustible.)

Variables que afectin l’eficiència: 1. Atomització del combustible: Una atomització adequada i correcte del combustible és essencial per a una correcta i completa combustió i una òptima transferència de calor.

4. Quantitat i distribució de l'aire primari i secundari: Una quantitat correcta i una bona distribució de l'aire primari (per la combustió) i secundari (per a la postcombustió), són essencials perquè la combustió es doni d'una manera eficient i, com s'ha anomenat en els punts anteriors, perquè la transferència de calor sigui l'òptima i necessària.

2. Formació de coc als tubs: La formació o incrustació de coc pot disminuir l'eficiència en la transferència de calor.

5. Precalfament de l’aire: Millora l’eficiència de la combustió i redueix de manera significativa les pèrdues de calor.

3. Temps de residència dels gasos: Un temps adequat de residència dels gasos ens permet que la combustió sigui completa i la transferència de calor efectiva.

Els cremadors tenen la funció de distribuir i/o polvoritzar els combustibles per obtenir una millor combustió. Dintre de la família dels cremadors trobem:

2. Cremadors de combustibles líquids: Cremadors que necessiten polvoritzar o atomitzar el combustible líquid perquè es barregi bé amb l'aire. Aquesta polvorització es realitza en els atomitzadors. Segons la viscositat del combustible líquid, per realitzar adequadament l'atomització es requereix un escalfament del combustible.

1. Cremadors de gas: Cremadors que utilitzen un combustible gas. Dins d'aquesta categoria podem difrenciar entre :

• Cremadors amb premescla.

• Cremadors sense premescla.

Les característiques d’aquests cremadors se resumeixen a la taula següent:

3. Cremadors combinats o mixtes: Cremadors que poden cremar fuel-oil i fuel-gas a la vegada. Encara que aquests cremadors poden operar només amb fuel- oil és aconsellable cremar una mica de gas amb el fuel. D'aquesta manera, la flama de gas pot servir per mantenir el cremador encès si es produeix una interrupció del flux de fuel.

Els forns es poden classificar segons diversos criteris. No obstant, en aquest mòdul ens hem centrat en veure els forns de combustió. Dins d'aquesta categoria hi ha dos tipus de forns de escalfament per combustió atenent la disposició dels tubs de radiació:

• Forns rectangulars en sèrie.

1. Forns rectangulars: són aquells forns en els que els tubs de radiació estan en disposició horitzontal. En ells podem dstingir entre:

• Forns rectangulars en paral·lel.

2. Forns verticals: són aquells forns en què els tubs estan en disposició vertical.

Info

En quant a funció es refereix, dins d'aquesta categoria hem fet una breu incisió en els forns de fusió. Aquests utilitzen la calor despresa en la combustió per fondre la càrrega. Alguns tipus de forns de fusió que hi podem trobar a la industria són:

• Forn de cubilot.

• Forn de reverber.

• Forns rotatoris (variació del forn de reverber).

• Forn de gresol.

Manteniment i neteja d'un forn.

Tenir una bona neteja i un bon manteniment dels forns és essencial per a poder garantir el seu correcte i eficient funcionament.

C. Llar: Utilització de:

• Raspalls metàl·lics.
• Pala de cendres.
• Aspiradora industrial.

Es categoritzen les operacions de manteniment d'un forn segons a quina part del mateix vagin dirigides. D'aquesta manera tindrem:

D. Xemeneia: Utilització de:

• Cep de neteja de xemeneia.
• Aspiradora industrial.
• Desincrustants.
• Escombretes i recollidors.

A. Cremador: Utilització de:

• Raspalls i raspadors.
• Aire comprimit.
• Productes desengreixants.
• Dissolvents.

E. Manteniment refractari: Utilització de:

• Raspalls.
• Aspiradora industrial.
• Eina d’aplicació de morter refractari.
• Cep de neteja de xemeneia.
• Escombretes i recollidores.

B. Tubs de radiació: Utilització de:

• Raspalls metàl·lics.
• Aire comprimit.
• Dissolvents.
• Netejadors de vapor.
• Raspalls de fibra de vidre.
• Productes desincrustants.