As fábricas de cimento, tijolo, vidro, misturas secas e pré-fabricados de betão partilham dois problemas de calor. Os produtos exigem água de amassadura aquecida, cura a vapor, secagem de moldes e ar de secagem rigorosamente controlado, enquanto os fornos libertam gases de combustão a 350–600°C que normalmente se perdem pela chaminé. A mesma casa das caldeiras pode assegurar a primeira função e recuperar a segunda.
O que as fábricas de materiais de construção exigem do calor
Aqui o calor é um parâmetro de processo e não um item de conforto. A cura a vapor de produtos de betão, a secagem de moldes e de peças cruas, a água de amassadura aquecida e o aquecimento das tulhas de agregados e dos depósitos de betume têm todos de se manter dentro de limites, porque qualquer desvio aparece no produto como fissuras, deformação ou baixa resistência.
A carga varia com a estação do ano e com o regime de turnos. Uma fábrica de misturas secas consome muito mais no inverno, um secador de cerâmica trabalha segundo uma curva programada e não com um valor fixo, e uma fábrica de pré-fabricados precisa de vapor de cura pela manhã e de pouco no resto do dia. A instalação é selecionada para uma ampla gama de modulação.
- Cura a vapor
- Vapor saturado para câmaras de cura e moldes, com a pressão mantida enquanto várias câmaras cumprem os seus ciclos.
- Preparação de massas
- Argila, betume e componentes viscosos aquecidos de forma uniforme, sem sobreaquecimentos locais.
- Ar para secadores
- Grandes volumes de ar a temperatura estável, isentos de produtos de combustão onde as superfícies têm de ficar sem marcas.
- Continuidade no inverno
- Água de amassadura, tulhas e tubagens mantidas acima do ponto de congelação, para que a linha nunca pare.
- Calor recuperado
- Gases de fornos a 350–600°C aproveitados para secagem, preaquecimento de ar e aquecimento das instalações.
Recuperar o calor dos fornos
As fábricas de cimento e de vidro estão entre as instalações industriais com maior intensidade energética e grande parte dessa energia sai nos gases de combustão. Uma caldeira de recuperação de calor a jusante de um forno rotativo ou de um forno de fusão converte esse caudal em vapor ou água quente para a secagem de matérias-primas, o preaquecimento da mistura, o aquecimento do ar de combustão e os edifícios.
A dificuldade está no próprio gás: poeirento, abrasivo e com compostos alcalinos e de enxofre. As caldeiras de recuperação PHOENIX e ECHO são concebidas para este serviço, com velocidades de gás escolhidas para evitar a erosão dos tubos, espaçamento entre tubos definido em função da acumulação de poeiras e sistemas de limpeza selecionados a partir da composição do gás. As temperaturas de parede evitam a condensação ácida nas superfícies finais a carga parcial e durante os arranques e as paragens do forno.
Equipamento para este setor
A maioria das instalações acaba com dois ou três circuitos, cuja operação é mais simples quando as caldeiras, os componentes e o comando provêm de uma única gama.
Óleo térmico para argila, betume e meios viscosos
A MAGMA até 10 MW e a CRUX até 10 MW trabalham em fase líquida a pressão praticamente atmosférica, com temperatura do fluido térmico até 300°C, pelo que a gama habitual de 200–300°C para a preparação da argila e o armazenamento de betume fica folgadamente dentro dos limites. O funcionamento sem pressão exclui o golpe de aríete e as superfícies são dimensionadas para elevada velocidade do óleo, de modo a que o fluido não coquefique. EXPAND e STORE asseguram o volume de expansão e de drenagem.
Vapor e água quente
TOR e TRIPASS alimentam câmaras de cura, aquecedores de água e circuitos de oficina até 0.7 e 15 bar; RAPID e PILLAR arrancam em minutos para curas por turno; HERO cobre pressões mais elevadas em formato compacto. CORE, SLIM, CORE DUO, TRINITY, BASE e MEGA cobrem o aquecimento e a água de amassadura até 50 MW, e ROOK ou WARD alojam a mesma instalação no exterior.
Aquecedores de ar para secadores
ZEPHYR, KENO, LUMO e ROCK fornecem até 1500 kW de ar quente. Na versão indireta o ar passa por um permutador e nunca contacta com os produtos de combustão, o que mantém a fuligem afastada das peças cruas antes da vidragem; a versão direta é adequada a secadores de tijolo, onde o contacto é aceitável. A regulação é suficientemente precisa para seguir curvas de secagem programadas por tipo de argila.
Fluidos, potências e limites de funcionamento
Estes são os limites de plataforma das séries; o ponto de funcionamento resulta do seu balanço de cura, secagem e aquecimento.
- Vapor
- 0,6–154 MW, até 45 bar, saturado para cura ou sobreaquecido até 450°C.
- Água quente
- Até 50 MW e 16 bar, ida até 115°C, para água de amassadura, tulhas e edifícios.
- Óleo térmico
- Até 10 MW com fluido térmico até 300°C, cobrindo a faixa de 200–300°C para argila e betume.
- Ar quente
- Até 1500 kW, direto ou indireto, para câmaras de secagem, tambores e oficinas.
- Calor residual
- Até 30 MW a partir de gases até 600°C, como vapor até 25 bar ou como água quente.
O que mantém a instalação em serviço
A poeira e a abrasão determinam a vida das superfícies de recuperação, pelo que os sistemas de limpeza são especificados com a caldeira e não acrescentados mais tarde, e as partículas pesadas caem em tulhas antes de poderem desgastar o feixe tubular. No lado da água, o DEGAS desgaseifica a água de alimentação, o BUFFER recupera os condensados e o DRY trata a purga, com a dosagem definida a partir de uma análise da água.
A entrega modular conta numa fábrica em produção: as caldeiras de recuperação e as casas das caldeiras chegam com elevado grau de acabamento de fábrica, o que encurta a janela de ligação. Os quadros CONTROL comandam o queimador, a alimentação e as cadeias de segurança com potência modulante, enquanto a telemetria Digital Twin sinaliza desvios de rendimento, de temperatura dos gases de combustão ou de qualidade da água antes de se tornarem avaria. Os economizadores BOOST e ECO recuperam o último calor dos gases de combustão.
Como conduzimos um projeto
Começamos pelos seus dados de processo e pelos gases de combustão de que já dispõe, porque a recuperação altera muitas vezes a dimensão da instalação de queima necessária.
- Dados de partida
- Cargas de cura, secagem e aquecimento com o respetivo perfil sazonal, caudal e temperatura dos gases do forno, combustíveis e implantação.
- Seleção
- Instalações de queima e de recuperação comparadas em conjunto quanto ao investimento e ao custo de operação, com o esquema acordado com os seus engenheiros.
- Projeto e fabrico
- Desenhos de caldeira, condutas e skids, com documentação segundo EN 12952 ou EN 12953 e PED 2014/68/EU.
- Ensaios em fábrica
- Ensaios hidráulicos, verificação das malhas de regulação e ensaios funcionais segundo ISO 9001 antes da expedição.
- Entrada em serviço
- Planeamento da ligação em torno da paragem do forno, afinação do queimador, verificação da cadeia de segurança e formação dos operadores.