Pirometria em fornos de clinquer FILIPE APÓSTOLO -

Transcrição

1

2 Pirometria em fornos de clinquer MEDIÇÃO DE ALTAS TEMPERATURAS & CÂMARAS

3 Conceitos Básicos PIROMETRIA Ciência de medição de altas temperaturas através da radiação emitida por uma superfície PIRÔMETROS Equipamentos de medição de temperatura sem contato. Medem a radiação térmica de um objeto. PIRÔMETRO É constituído por um sistema óptico que concentra a radiação num detetor. O sinal de saída do detetor é calibrado de forma a indicar a temperatura do objeto.

4 Erro Comum Má escolha de resolução

5 IrradianciaNormalizada Como Determinar Temperatura por Radiação A Lei de Planck para radiação de um corpo negro exprime a radiância espectral em função do comprimento de onda e da temperatura do corpo negro. Função de Planck Comprimento de Onda λ (μm) Corpo Negro objeto hipotético que absorve toda a radiação eletromagnética que nele incide: nenhuma luz o atravessa e nem é refletida. Corpos negros emitem radiação, o que permite determinar sua temperatura. um corpo negro ideal irradia energia na mesma taxa que a absorve Independente da sua composição, verifica-se que todos os corpos negros à mesma temperatura T emitem radiação térmica com mesmo espectro. Do mesmo modo, todos os corpos, com temperatura acima do zero absoluto, emitem radiação térmica.

6 Tabela de exemplos de emissividades conhecidas Emissividade dos corpos: ε É a razão entre a energia irradiada por um determinado material e a energia irradiada por um corpo negro para um mesmo comprimento de onda (ε=1). quantidade de energia emitida pelo corpo (λ constante) Valores de emissividade medidos a 300K (27 C) quantidade de energia emitida pelo corpo negro (λ constante) 0 < ε 1

7 Emissividade dos corpos: ε Depende do material, Depende da temperatura, Depende do comprimento de onda λ

8 Técnicas de Medição Espectral (MAIS USADAS) Medição monoespectral, um comprimento de onda. Medição biespectral, 2 comprimentos de onda. Medição multiespectral, mais de dois comprimentos de onda.

9 IrradianciaNormalizada Pirometria Mono ESPECTRAL A pirometria monoespectral se baseia na medição da temperatura por uma banda estreita do espectro λ. Calcula a temperatura para um corpo negro Função de Planck Comprimento de Onda λ (μm) Obriga a conhecer qual a emissividade do objeto a medir.

10 Pirometria Mono ESPECTRAL Ao medir a temperatura no exterior do forno iremos medir a radiação da virola. Devemos de conhecer a emissividade do material- aço: 0.90 Dentro do forno a emissividade não é constante Temos de definir zonas onde se assume que a emissividade seja constante Por exemplo: E1,E2,E3,E4 Porém isso obriga a calibração frequente, para evitar o aumento do erro ao longo do tempo

11

12 IrradianciaNormalizada Pirometria Bi ESPECTRAL Nesta técnica, em vez de medir a intensidade de um comprimento de onda selecionam-se dois λ 1 e λ 2 próximos e mede-sea intensidade de cada. A emissividade ε varia com o comprimento de onda, então pela proximidade de λ 1 e λ 2 que a emissividade de ambos é a mesma, assim: se pode assumir Função de Planck T i,λ λ 1 ε 1 λ 2 ε 2 ε 1 =ε 2 T i,λ λ 1 λ 2 Comprimento de Onda λ (μm) A a temperatura é calculada em função da razão entre os dois pontos selecionados. Independente da emissividade do corpo!

13 Pirometria Bi-Espectral: Vantagens Cada pixel da imagem visivel corresponde a um ponto da matriz de temperatura (na mesma posição física)

14 Pirometria Bi-Espectral: Vantagens Aplicando pseudo-cor à matriz de temperatura, obtem-se a imagem termográfica do forno

15 PyroTempra SML + Software Histórico de dados manual ou automático. Medição e acompanhamento da temperatura em qualquer área da imagem Número Ilimitado de áreas de medição PYRO TEMPERA SML

16 Pyro Tempra SML Medição Biespectral + Software Avançado Vizualização da Imagem em tempo real (seja câmara ou térmica) Visualização da imagem : Da chama, Da zona de queima Câmara de material na zona de descarga forno Cada pixel da imagem corresponde a um ponto medido no interior do forno.

17 PyroTempra SML + Software Seleção de áreas : ponto, linha, circulo, rectângulo Zoom por zonas Visualização de isotérmicas Apresenta temperaturas máximas, mínimas e médias en das áreas seleccionadas Análisise diferencial de mapas térmicos para identificação de mudanças na operação Copyright 2013

18 Visualização de isotérmicas & pseudo-cor Aplicação de Pseudo Cor Estudo Isotermico Aplicando uma pseudo cor a um intervalo de temperatura, permite detetar temperaturas acima dos valores de poreação, produzidas pela disperção da chama.

19 PyroTempra SML + Software Filtros Digitais Avançados Imagem Real (vídeo) Imagem Bi-Espectral monocromática Imagem Bi-Espectral Com Pseudo Cor

20 PyroTempra SML + Software Módulo CalSensor O módulo CalSensor permite estimar a Cal Livre OnLine Determina o fcao em tempo real por metodos indiretos, correlacionando as variáveis do processo, crú e clinquer Determina o fcao por metodos indiretos, correlacionando as variáveis do processo, crú e clinquer

21

22 Valor estimado Vs Valor Medido em Laboratório

23 Otimização do Processo de Clinquer (com base na temperatura) A operação de fornos de cimento, requerem de um bom conhecimento das condições térmicas. A medição da temperatura no interior do forno, é altamente atrativa para os fabricantes de cemento, pois permite um controle apertado da forma da chama a qual terá grande impacto: Fluxo de Material Qualidade do Clinquer Correção das propriedades Rotação do Forno Análise Geometrico da Chama Consumo do combustível Composição do material Longevidade do Refratário Controle emmissões

24 Otimização do processo de clinquer (com base na analise geométrica da chama) A analise geométrica da chama permite monitorar e medir parametros da chama que influenciam a otimização da combustão. Ponto de Ignição Essencial Para : Comprimento da Chama Eixo do Queimador Combustiveis alternativos Condições do Processo Especiais Tamanho da àrea de ignição Queimador

25 PyroTempra SML + Software Módulo Análise Geométrico da Chama

26 PyroTempra SML + Software Módulo Análise Geométrico da Chama

27 Otimização do processo de clinquer (com base na analise geométrica da chama) Informação permanente da zona de ignição Rápida Intervenção Estabilidade da Qualidade do Produto Mantem a chama igual mesmo alterando o cobmustivel Informação durante alimentação de cru Ajuste do Queimador Uso de combustiveis alternativos Elemina atraso da informação. Quantificação dos efeitos da sucção Copyright 2017

28 MonoEspectral BiEspectral Multiespectral Diferenças Técnicas Cálculo da Temperatura Cálculo da Temperatura Cálculo da Temperatura Requere o conhecimento prévio da emissividade da superfície a medir ou de uma calibração em campo. Hardware 1 detetor, 1 filtro é independente da emissividade (do objeto ao usar duas bandas próximas e assumir que se tem a mesma emissividade.) Hardware 2 detetores, 2 filtros e um beamsplitter Cálculo da temperatura completo, É necessário criar um modelo para a emissividade. Hardware n detectores, n filtros e vários beamspliter.

29 Otimização do processo de Clinquer Câmara Pirométrica Bi-Espectral A técnica de medição de temperatura Biespectral é considerada, hoje, a melhor alternativa para medir temperatura em processos dinâmicos que variam rápidamente requerem medidas precisas. Pyro TEMPERA SML-MT Solução Biespectral Desenvolvimento Permanente Suporte PYRO TEMPERA SML Copyright 2017

30 FILIPE APÓSTOLO - FILIPE@DENSYX.COM.BR