Operaciуn de Calderas

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Operación de Calderas

• Jorge Castillo Guzmán

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Generadores de Vapor
OBJETIVOS Generar Vapor de Agua a distintas
presiones y temperaturas con la mejor calidad
según los requerimientos específicos del
servicio. Entregarlo a una red de distribución y
consumos, en el punto óptimo de operación, en
forma oportuna, al mejor costo de producción y a
la máxima eficiencia del equipo. Producir el
vapor en forma limpia desde el punto de vista de
la higiene ambiental, y segura para el personal
de la industria y la población.
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Etapas de la Generación de Vapor
Transporte de combustibles
Combustión
Transferencia de Calor
Evacuación de gases
Transporte de Vapor
Consumo
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Importancia relativa de las Etapas
5 Transporte de Combustibles Bombas 20
Combustión Aire 20 Transferencia de
Calor Incrustación 5 Transporte Aislación Fug
as 50 Consumo Intercambiadores de
Calor Fugas Trampas de vapor Retornos de
Condensados
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Tipos de Calderas
Circulación de los Fluidos Acuotubulares y
Pirotubulares Posición de los Tubos Verticales
y Horizontales Forma de los Tubos Rectos y
Curvados
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Pirotubulares Incrustación, Convección ,
Radiación Acuotubulares altas presiones, altos
consumos, altos rendimientos Horizontales,
situación óptima operación y construcción Vertical
es, ahorro de superficie de piso Tubos
Rectos Situación habitual, optima con respecto a
una fuente de calor estable Tubos Inclinados o
Curvados Mayor recuperación de Calor Convección
Forzada Gases limpios de baja Temperatura
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Materiales para Calderas
Estructurales y de Transmisión Código ASME
sección II, Fierro fundido y Aceros Aislantes El
ementos en contacto con la combustión y no con el
agua, materiales refractarios Elementos en
Contacto con agua y vapor, y con el ambiente o
elementos externos a la caldera, materiales
aislantes acolchadas, como lana de vidrio o
lana mineral, a granel, tierras, fibras de
asbesto, silices aerogel. Bloques de Asbestos.
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QUEMADORES
Carbón Pulverizado, fuel, gas Carbón
pulverizado molino y corriente de aire de
ventilador Fuel Mezcla con aire y atomizado,
combustión completa con exceso de aire mínimo
atomización por aire, gas o Vapor desde 1,75 a 7
Kg/cm2 relativos, atomizador a vapor hasta
3.785 l/hr de fuel. Atomización por medios
mecánicos (bombas de Pistón) 14 a 17 Kg/cm2
hasta 18.925 l/hr. Gas Para bajas presiones
hasta 0,28 Kg/cm2 relativa. Quemador de
orificios múltiples. Quemadores intercambiables
para 18 ton/hr 30 min. Quemadores duales, simple
ajuste manual.
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SET DE CONTROL EN CALDERAS DE VAPOR
Control por encendido del Quemador
Control por nivel de Agua
Control por Presión de trabajo
Válvula de Evacuación
ELEMENTOS DE CONTROL
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Transferencia de Calor en Calderas
e
Tg
hg
Vl
K
Vg
hl
Tl
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EFICIENCIA DE CALDERAS
La eficiencia combinada de la caldera, del fogón
y el quemador, es la relación entre el calor que
absorben el agua y el vapor de la caldera con
respecto al agua de alimentación por unidad de
valor calórico de combustible combustionado.
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Relación óptima de Aire
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NOMENCLATURA
mta masa teórica de aire maa masa real de aire
mf masa de combustible quemado Cf Carbono
Combustible según analisis elemental () mr
masa del residuo procedente del combustible Cr
Carbono contenido en el residuo ()
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Recomendaciones para obtener un buen rendimiento
y buen análisis de gases
Verificar el correcto funcionamiento de la bomba
inyectora de petróleo Revisando la Presión de
inyección, consultar el catálogo del quemador
sobre la Presión óptima, y conectar un Manómetro
en el lugar de testeo indicado. Una baja Presión
de inyección ocasiona excesos de aire mayores a
los normales, debido a que pasa una
menor cantidad de combustible en relación al aire
de combustión. Limpieza de Boquillas y
Conductos Limpiar las boquillas y conductos de
cobre y bronce que llevan el petróleo desde la
bomba inyectora a las boquillas (con pelillos de
alambre de cobre para las boquillas y con
alambre de cobre para los conductos)
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Verificar el estado Físico del Damper en la
Chimenea Luego de algunos años la corrosión los
va deteriorando, llegando incluso a quedar solo
la palanca de giro, por lo cual no cumple su
misión fundamental que es regular el tiraje del
medio especialmente en chimeneas altas. Exceso
de aire en la Combustión De acuerdo al tipo de
combustible y al tipo de quemador existe un
exceso de aire recomendado para la combustión.
Para tener un quemador a petróleo en
buenas condiciones de combustión este no deberá
sobrepasar el 20 de exceso de aire, no siendo
recomendable excesos menores a un 5, en que se
esta cerca del límite en que se produce
ahogamiento o bien una mezcla muy rica (mucho
combustible y poco aire) La regulación del
exceso de aire se logra de la siguiente manera
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a) Disminuir el exceso de aire Aumentar Presión
de inyección, para que pase más combustible, o
bien cerrar el paso del aire, cerrando el damper
que regula la entrada de aire al quemador (nunca
cerrar completamente pues se origina ahogo con
emisión de humos negros) b) Aumentar exceso de
aire Basta con abrir el paso de aire del
quemador, o bien regular el damper
inducido ubicado en la chimenea. Si esto no da
resultado se deberá disminuir la Presión de
inyección de la bomba en un rango que no
sobrepase un 10 la Presión de inyección
recomendada por catálogo. Estas recomendaciones
son válidas solo para quemadores presurizados,
quedando fuera los quemadores atmosféricos que no
poseen sistema de regulación de aire.
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Para un correcto funcionamiento del quemador no
debería existir un exceso de aire sobre el 20,
aún cuando en la práctica se puede llegar hasta
un 30 de exceso en buen funcionamiento del
equipo. Chimeneas sobre 15 m En este caso es
muy importante el tiraje inducido, producido por
la chimenea, ya que al estar muy abierto, aunque
tengamos exceso de aire de 20, la succión de la
chimenea ahogará la llama al aumentar al
aumentar el caudal de aire. Equipos sobre 2.000
y 3.000 m.s.n.m. En el caso de equipos
instalados en alturas debe tenerse en cuenta las
correcciones a los valores correspondientes a la
concentración de Oxígenos en el aire (no es
21). Para la verificación del exceso de aire
deberán conocerse los 3 productos principales
de la combustión , Monóxido de Carbono (CO),
Dióxido de Carbono (CO2) y Oxigeno (O 2), esto
solo debe hacerse con analizadores de gases
continuos con celdas electroquímicas que
entregan una respuesta inmediata del estado de la
combustión y se debe regular respecto al Monóxido
de Carbono.
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Quemadores de gas El procedimiento de regulación
de exceso de aire, para quemadores de gas, es el
mismo , pero en vez de bomba de inyección tenemos
un sistema que regula el paso de gas hacia los
inyectores (no hay boquillas). En este caso el
exceso máximo de aire recomendado es 10. Estos
procedimientos deben ser realizados por personal
con experiencia en mantención de quemadores, ya
que una mala maniobra podría producir fallas
mayores a las que se intenta solucionar. La
mayoría de los quemadores modernos son
automáticos por lo que su regulación es
compleja. Se recomienda llevar un registro de
las condiciones del quemador en las condiciones
óptimas de operación y mantenerlas durante el
período en que no se realice una mantención o
modificación mayor, como cambio de piezas
importantes. En nuestro país la mayoría de las
Calderas posee quemadores adaptados, ya sea por
cambio de combustible, antigüedad u otros
motivos. Lo que trae como consecuencia cambios
en las condiciones de combustión.
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Regular el exceso de aire depende de
a) Buen estado del damper inducido (Chimenea) b)
Condiciones atmosféricas del lugar c) Buena
mantención de filtros de petróleo, boquillas,
bombas d) Poseer el valor de la Presión de
inyección óptimo del equipo e) No sobrepasar las
100 ppm la Concentración de Monóxido de Carbono
(CO) diluido. f) Si se está trabajando con
llama alta o llama mínima (el 20 de exceso de
aire se calcula a plena carga) g) Que la
caldera sea hermética y no existan entradas de
aire falsas (transformaciones) h) Que el
combustible utilizado sea conocido y certificado
(test rápidos) j) La elección del punto de
Medición de exceso de aire deberá ser lo más
próxima a la cámara de combustión (a la
entrada de la chimenea, mínimo 2 diámetros
internos hacia arriba)
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El buen funcionamiento de una cámara de
combustión siempre dependerá de la mantención .
En la región metropolitana existe una normativa
que obliga a realizarla trimestralmente en
calderas de funcionamiento anual, y durante el
transcurso de estos 4 períodos, ir verificando
que se mantengan los parámetros óptimos de
combustión, antes mencionados Presión de
inyección Apertura del damper inducido (marca
graduada) Apertura damper forzado (Quemador,
traen graduación) Analizar los gases de
combustión cada 4 meses.
PRODUCTOS DE COMBUSTION