Três etapas principais de controle de temperatura para economia de energia em fornos RTO

O controle de temperatura desempenha um papel crucial em toda a operação de um RTO rotativo. Oxidante Térmico RegenerativoO sistema intertrava com outros atuadores do sistema (como vários ventiladores, válvulas reguladoras proporcionais e dampers de ar) para garantir uma operação estável e confiável. O controle estável da temperatura ajuda a manter a eficiência do tratamento de gases de escape acima de 99%, atingindo o objetivo de reduzir o consumo de energia e proporcionar benefícios econômicos às empresas.

Através de múltiplos testes de aquecimento em placas cerâmicas, o autor sintetizou uma curva de controle de temperatura otimizada para economia de energia em fornos RTO. Durante a fase de aquecimento, a principal fonte de calor provém do queimador localizado no topo do forno. O queimador é equipado com um controlador de ignição, cuja função principal é gerenciar o processo de ignição. O painel de controle do queimador também possui dois controladores de temperatura com funcionalidade de comunicação 485, que monitoram continuamente a temperatura do forno em tempo real. Um dos controladores ajusta a válvula proporcional do queimador em tempo real, com base na temperatura definida enviada pelo CLP (Controlador Lógico Programável), permitindo o controle de chamas grandes e pequenas. O outro atua como alarme de alta temperatura e sistema de detecção de temperatura de reserva. Os usuários precisam apenas configurar a curva de aquecimento na tela sensível ao toque, e o controlador CLP regulará automaticamente a temperatura em tempo real.

O controle de temperatura do RTO pode ser geralmente dividido em três etapas:

1. Fase de aquecimento (sem entrada de gases de escape)

Durante o aquecimento, assim que o CLP recebe o sinal de aquecimento, ele executa sequencialmente as seguintes ações:

• Abre a válvula de ar fresco na entrada do ventilador principal.
• Fecha a válvula de admissão de gases de escape.
• Fecha a válvula de escape de emergência e a válvula de troca de calor.
• Ativa a válvula rotativa (40 Hz).
• Aciona o ventilador de ar de combustão, o ventilador de purga e o ventilador principal (15 Hz frequência fixa).

Após uma purga de 3 minutos, o queimador acende. Com a ignição bem-sucedida, o sistema entra na fase de aquecimento. O controlador de temperatura recebe continuamente a temperatura definida em tempo real do CLP, compara-a com a temperatura atual e realiza ajustes PID na válvula proporcional para regular o tamanho da chama. Durante essa fase, as placas cerâmicas regenerativas aquecem gradualmente, armazenando energia térmica.

2. Fase de Produção (Admissão de Gases de Escape)

Quando a temperatura do forno atinge a temperatura predefinida de entrada de gases residuais (normalmente 800 °C), a válvula de ar fresco fecha e a válvula de entrada de gases residuais abre. Assim que os gases residuais são introduzidos, o sistema ajusta-se automaticamente com base no valor da pressão negativa (geralmente entre -100 e -150 Pa) definido pelo manômetro frontal, mantendo um estado de micro-pressão negativa estável.

Diferentes concentrações de gases de escape levam a diferentes estados operacionais:

• Estado de não autoequilíbrioO sistema de controle ajusta automaticamente a válvula proporcional do queimador com base na temperatura do forno, otimizando a eficiência energética com uma chama pequena.
• Geração excessiva de calorSe a combustão de gases residuais orgânicos produzir calor excedente e a temperatura do forno continuar a subir mesmo após o fornecimento de calor de volta à linha de produção, a válvula proporcional do queimador minimiza a chama antes de desligá-la. O sistema monitora continuamente a temperatura do forno, mantendo-a entre 800 °C e 820 °C. Se a temperatura exceder 820 °C, o queimador desliga e o sistema opera sem aquecimento ativo.

O forno está dividido em 12 setores, subdivididos em quatro zonas funcionais (ver diagrama):

1. Zona de Expurgo
2. Zona de aquecimento
3. Zona de resfriamento
4. Zona Morta

Verticalmente, o forno é composto por cinco câmaras (ver diagrama):

1. Câmara de combustão
2. Câmara de troca de calor
3. Câmara de desvio
4. Câmara de entrada/saída
5. Câmara de Purga

O gás residual entra primeiro na zona de aquecimento, passando em seguida pela câmara de desvio, câmara de troca de calor e câmara de combustão, onde sofre combustão em alta temperatura. O gás tratado então segue pela zona de resfriamento, passando novamente pela câmara de troca de calor, câmara de desvio e câmara de entrada/saída antes de ser descarregado pela chaminé.

Durante a fase de aquecimento, o calor gerado pela oxidação é armazenado nas placas cerâmicas. Quando o gás de escape flui para cima através da zona de aquecimento, sua temperatura aumenta rapidamente. Após a combustão, o gás tratado flui para baixo através da zona de resfriamento, transferindo calor de volta para as placas cerâmicas para o próximo ciclo antes de ser emitido.

Manuseio de alarmes de alta temperatura (tipicamente 880°C):

• O sistema alerta o usuário.
• A válvula de escape de emergência entra no modo de ajuste PID.
• O CLP compara a temperatura em tempo real com o valor definido e ajusta a abertura da válvula por meio de um sinal de 4 a 20 mA para manter a temperatura normal de operação.
• Se a temperatura cair abaixo de 870°C, o ajuste PID para e a válvula de escape de emergência fecha.

Desligamento do sistema de gases residuais (normalmente a 900 °C):

Se a temperatura continuar a subir mesmo com a válvula de escape de emergência totalmente aberta, a situação pode piorar., alcançando A 900°C, o sistema passa a utilizar a entrada de ar fresco para o resfriamento.

3. Fase de Resfriamento (Sem Entrada de Gases Residuais)

Ao receber o sinal de desligamento, o sistema:

• Abre a válvula de escape de emergência.
• Fecha a válvula de entrada de gases residuais.
• Abre a válvula de ar fresco para refrigeração.
• Quando a temperatura cai abaixo do valor definido, o ventilador principal, o ventilador de purga e o ventilador de ar de combustão são desligados.