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Indústria · Fornos industriais

Fornos industriais. Oxigénio para queima e fusão.

Os fornos de vidro que queimam combustível com oxigénio em vez de ar reduzem significativamente as emissões de NOx e o consumo de combustível por tonelada de vidro, de acordo com um artigo de 2001 do Departamento de Energia e Energetica dos EUA, e os documentos de referência da UE descrevem a utilização de oxigénio em conversores de aço, fornos de arco, cúpulas e fornos de magnésia. A Ultra Controlo fornece a instalação de oxigénio VSA da ULTRAOX , cuja ficha técnica inclui os fornos industriais entre as suas aplicações.

Trabalhador com vestuário de proteção junto à porta aberta de um forno industrial incandescente
01
90–95%
A pureza do oxigénio que a tecnologia VPSA torna económica para os fornos de vidro, de acordo com um documento do DOE (ACEEE, 2001)
02
50–70%
Redução de NOx alcançável com o sistema de oxigénio-combustível em comparação com um forno regenerativo, segundo a Universidade de Bradley (ACEEE, 2007)
03
22–25%
Oxigénio num alto-forno de jato frio enriquecido, de acordo com o BREF da UE (2024)
04
75–95%
Oxigénio proveniente de um VSA d ULTRAOX , a 50 kPa
Para onde vai o oxigénio

Seis fornos que consomem oxigénio.

Um documento do Departamento de Energia dos EUA (DOE) de 2001 e os documentos de referência da UE relativos ao ferro e ao aço (2013), às fundições (2024) e ao cimento, à cal e ao óxido de magnésio (2013) descrevem estas utilizações.

Vidro

Fornos de vidro com oxigénio-combustível

O oxigénio substitui o ar na combustão, o que reduz significativamente as emissões de NOx e o consumo de combustível por tonelada de vidro produzida (DOE, 2001).

Aço

Conversor básico de oxigénio

O oxigénio puro, com uma pureza superior a 99%, proveniente de uma unidade de separação de ar, é insuflado sobre o metal líquido quente através de uma lança arrefecida a água (EU BREF, 2013).

Aço

Forno de arco elétrico

As lanças de oxigénio e os queimadores de oxigénio-combustível auxiliam as fases iniciais da fusão; o oxigénio também descarbura a massa fundida e remove elementos como o fósforo e o silício (BREF da UE, 2013).

Ferro

Alto-forno

É injetado um jato de ar quente enriquecido com oxigénio ao nível da toia, e o documento « centrais » da UE regista o enriquecimento com oxigénio e a injeção de oxicarvão (BREF da UE, 2013).

Fundição

Forno de cúpula

O oxigénio entra no sopro, no leito de coque ou nos bicos de sopro e aumenta a temperatura de combustão; o BREF refere-se a esta como a técnica padrão para cubas de sopro a frio (BREF da UE, 2024).

Magnésia

Fornos de sinterização

Os fornos de furo com grelha rotativa atingem 2 200 °C e necessitam de um jato de ar de combustão enriquecido com oxigénio; o oxigénio também pode aumentar a eficiência da cozedura (EU BREF, 2013).

Fontes: E. Levine (Departamento de Energia dos EUA) e K. Jamison (Energetics), «Oxy-Fuel Firing for the Glass Industry: An Update», ACEEE (2001); D. P. Mehta e A. Nayak (Universidade de Bradley), «Recent Trends in Oxy-Fuel, Air-Fuel and Hybrid Combustion Technologies», Estudo de Verão da ACEEE sobre Eficiência Energética na Indústria (2007); BREFs do Centro Comum de Investigação (JRC) da Comissão Europeia: Produção de Ferro e Aço (2013), Forjas e Fundições (2024), Cimento, Cal e Óxido de Magnésio (2013), secções 3.2.3.2.2.2 e 3.4.3.

Escolha do sistema de fornecimento de oxigénio

Adsorção, líquida ou criogénica.

Um artigo de 2001 do Departamento de Energia e Energetica dos EUA identifica três formas principais de fornecer oxigénio aos fornos de vidro; a escolha depende do consumo, dos custos da eletricidade e da distância até às fontes de oxigénio existentes centrais.

Adsorção

VPSA até 120 TPD

O VPSA, um sistema de abastecimento no ponto de utilização com oxigénio a 90 a 95%, é geralmente a opção de baixo custo para a indústria do vidro, com níveis de pureza até cerca de 120 toneladas de vidro por dia; o artigo considerou-o mais eficiente do que o VSA e o PSA.

Fonte: Levine e Jamison, ACEEE (2001).

Líquido

Não é rentável a partir de 10 TPD

Os suprimentos de líquidos comerciais não são económicos para fornos que produzem pelo menos 10 toneladas de vidro por dia, o que, segundo o artigo, corresponde à grande maioria dos fornos de vidro centrais.

Fonte: Levine e Jamison, ACEEE (2001).

Criogénico

Mais de 200 TPD

A produção criogénica permite obter uma maior pureza, mas, em geral, requer um investimento de capital demasiado elevado para ser rentável, a menos que o forno produza mais de 200 toneladas de vidro por dia.

Fonte: Levine e Jamison, ACEEE (2001).

Dados de 2001, relativos a fornos de vidro. ULTRAOX O VSA fornece 75% a 95% de oxigénio a 50 kPa, um valor inferior aos mais de 99% descritos no BREF do setor do ferro e do aço para o conversor LD. Fontes: ACEEE (2001); BREF da UE (2013); ULTRAOX ficha técnica do VSA.

Um único fornecedor. Fabricado e com assistência técnica em Portugal.

Ultra Controlo é um fabricante português de sistemas de ar comprimido, vácuo e gases técnicos, com 40 anos de experiência. Concebemos, montamos e testamos os nossos próprios compressores, secadores e torres de carvão em Portugal, e fornecemos e prestamos assistência a cinco marcas parceiras.

As nossas próprias linhas

ULTRASCREW compressores, secadores ULTRASEC e ULTRADRY e torres de carvão ativado ULTRAK.

Cinco marcas parceiras

Gardner Denver, Elmo Rietschle, Thomas, Speck Pumpen (Circutec) e Speck Triplex.

UltraCare, 24 horas por dia, 7 dias por semana

Manutenção preventiva e corretiva, peças sobressalentes originais e assistência de emergência, prestadas pela nossa própria empresa equipa.

Fonte: Catálogo Industrial 2026 da Ultra Controlo , pp. 3, 10, 16, 17 e 22.

Perguntas

Fornos industriais: perguntas e respostas.

Por que razão os fornos de vidro utilizam a queima com oxigénio e combustível?

Um estudo de 2001 do Departamento de Energia e Energética dos EUA afirma que os fornos de oxicombustível, que queimam combustível com oxigénio em vez de ar, reduzem significativamente as emissões de NOx e o consumo de combustível por tonelada de vidro; um estudo de 2007 da ACEEE estima que a redução de NOx que pode ser alcançada com um projeto adequado do forno e uma seleção adequada do queimador se situa entre 50 % e 70 %, em comparação com um forno regenerativo.

Que grau de pureza de oxigénio é utilizado nos fornos de vidro de oxigénio-combustível?

O artigo de 2001 do DOE e da Energetics descreve o VPSA como um sistema de abastecimento no ponto de utilização que torna o oxigénio com uma pureza de 90 a 95% mais económico e prático para fornos de vidro, enquanto a produção criogénica permite uma pureza mais elevada.

Qual é o nível de oxigénio utilizado num alto-forno de jato frio enriquecido?

No que diz respeito às cubas de jato frio, o BREF de 2024 da UE relativo às fundições indica que o nível de oxigénio da mistura de ar oxidante é normalmente de 22 % a 25 %, o que corresponde a um enriquecimento de 1 % a 4 %, e que a viabilidade económica deve ser avaliada caso a caso.

Os fornos de magnésia utilizam oxigénio?

O BREF da UE de 2013 relativo ao cimento, à cal e ao óxido de magnésio indica que os fornos de poço com grelha rotativa atingem 2 200 °C e necessitam de um jato de ar de combustão enriquecido com oxigénio, e que esse ar de combustão enriquecido com oxigénio pode aumentar a eficiência do processo de cozedura.

A empresa « Ultra Controlo » fornece oxigénio para fornos?

A ficha técnica do VSA da ULTRAOX inclui os fornos industriais entre as suas aplicações. A instalação fornece oxigénio a 75% a 95% a 50 kPa, com um compressor de oxigénio adicional para pressões mais elevadas, mediante pedido, e pode substituir sistemas criogénicos com tanques de oxigénio líquido.

Fale-nos sobre o seu aquecedor.

O tipo de forno, o combustível, o oxigénio que utiliza ou tenciona utilizar e o número de horas por dia. Respondemos indicando o equipamento mais adequado.