4quemadores y camaras de combustión.pdf

7/23/2019 4quemadores y camaras de combustin.pdf

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Son dispositivos que permiten la reaccin entre combustible y

comburente. Deben cumplir las siguientes funciones:

La combustin debe tener lugar de forma controlada y regulable,

aportando las cantidades necesarias de combustible y comburente

para dar la potencia trmica especificada.

La llama y los productos de combustin deben distribuirse de

forma que se transfiera la potencia trmica a la carga, de la formams eficiente posible.

Quemadoresycmarasdecombustin


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Hogares

Hogar para combustible liquido, gaseoso o pulverizadoHogar para combustible solido


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Componentes:

Paredes.Tienenunacapadematerialrefractario,resistenteaaltastemperaturasyunacapa

exterior

de

aislante

trmico.

Si

las

temperaturas

son

muy

altas

se

instalan

circuitos

de

refrigeracininteriores

Sistema

de

almacenamiento

de

combustible.

Situados aciertadistanciadelhogar

sedenominansilosparacombustiblesslidosydepsitosparaloslquidosogaseosos

Salida

de

gases

hacia

la

chimenea.

Tambinllamadotirosesitaenlaparte

superiordelhogar

Recipienteparacenizasyescorias.Secolocanpararecogerlascenizasespecialmente

con

combustibles

slidos

Trampilladeacceso.Necesariaparalalimpiezaperidicadelhogarocambiodecenicero

Hogares


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Hogares

Combustibles utilizados:

Solidos: carbon, lea, material de deshecho

Polvos: procedentes de carbon, serrin, corcho

Lquidos: petroleo, fuel-oil, gasoil.

Gaseosos: gas natural, metano

Exceso de aireEn el caso de utilizar combustibles slidos son necesarios excesos de aire elevadospara garantizar el contacto del combustible con el oxigeno, entre un 20% y el 100% (oincluso mas). Valores mas elevados que los habituales con el uso de combustibleslquidos o gaseosos


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Quemadores .- Son dispositivos para impulsar y quemar combustible y aire.Constituye tambin un elemento propio de instalaciones mas complejas como

calderas hornos o secadores

Componentes de un quemador:

Tobera de combustible. Incluye algn sistemapara asegurar la atomizacin del combustible:Tobera giratoriaRendijas tangencialesChorro concntrico de vapor

Tobera de segundo combustible. Cuando setrabaja con dos combustibles simultaneamente

Tobera de aire primario. Orificio de forma anularconcntrico con el de combustible.

Tobera de aire secundario. Dosifica la mezclaaire combustible desembocando aguas abajo.

Sistema de arranque. Si el combustible es pocovolatil, se utiliza otro combustible diferente (gas natural,butano, etc) con un sistema de alimentacin temporalindependiente


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Quemadoresde carbn

Quemador defuel-oil y gas

Quemadores


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Quemadores

Quemadores de llama piloto. Si en el quemador principal se usan polvos, existepeligro de apagado de la llama, con el consiguiente perjuicio sobre la marcha de lainstalacin. Para asegurar el funcionamiento ininterrumpido, se instalan en paraleloquemadores de llama piloto, alimentados por combustibles mucho ms voltiles y por tantode improbable apagado, como gas natural o gasoil.

Quemadores de post-combustin. Se colocan en zonas prximas a la salida degases, con el fin de completar la posible combustin incompleta, especialmente en casos decombustibles de mala calidad propensos a la emisin de hidrocarburos sin quemar ypartculas carbonosas. De esta forma, al mismo tiempo, se evita el ensuciamiento excesivo

de los hogares, se reducen emisiones, y se mejora la eficacia de la combustin.

EXCESO DE AIRE Y SISTEMAS DE REGULACIN

Los excesos de aire utilizados en quemadores dependen del tipo de combustible. Paracombustibles lquidos o gaseosos permanecen en un rango entre el 5% y 30%, pudiendoser algo mayores en al caso de polvos.

Los sistemas de regulacin empleados van desde los ms simples de marcha nica,hasta los de dos marchas con transicin modulante, o los ms modernos, con transicin

progresiva.


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Quemadoratmosfricoparahornoindustrial.


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Quemadores para lquidos

o Quemadores de gasificacin o vaporizacin

o Quemadores de pulverizacin por aire a baja presin por aire o vapor a presin mecnica centrfuga (copa rotativa) mixta (mecnica + fluido de arrastre)

o Quemadores especiales duales gas/fuel-oil

para aire precalentado con control de forma de la llama de residuos lquidos


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Quemadores para slidos

o Quemadores de carbn pulverizado

o Cmaras de combustin tipo cicln

o Parrillas

o Cmaras de combustin de lecho fluido


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Las calderas de lecho fluidificado permiten quemar combustibles pobres con poca

preparacin para su introduccin en el hogar, consiguiendo reducciones de hasta el 95%

de las emisiones de S02por accin de la caliza, rebajando tambin las emisiones de NO,

(por ser la temperatura de combustin en el hogar aproximadamente 850 oC), por lo

que este tipo de calderas est experimentando un considerable desarrollo.

Lechosfluidizados


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Las calderas de lecho fluidificado se pueden clasificar en tres tipos:

Burbujeante: Prcticamente no se producen arrastres de partculas. La velocidadmxima del gas a travs del lecho es 3,5 m/s...

Seutilizaencalderasindustrialesdebajaproduccindevaporyseusaparaquemartantocarbonescomoresiduosde

madera(cortezas,serrn,etc.)olodosprocedentesdeprocesosindustriales.


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Circulante:Seproducenarrastresdepartculasqueserecogenenciclonesespeciales,devolvindose

al

hogar.

La

velocidad

del

gas

puede

alcanzar

9

m/s

Elcarbnylacalizasonintroducidosenelhogarylosgases,antesdepasarporlossobrecalentadores yloshaces

vaporizadores,sonprocesadosenunciclnquereinyectalosslidosalhogar.


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Presurizado:Hogarpresurizadopermitiendolamejoradelrendimientototaldelciclo

La turbina suministra el aire de combustin a alta presin al combustor, y los gases, despus de ser limpiados en

ciclones, accionan la turbina de gas. El vapor se produce en el haz tubular del combustor y acciona una turbina de

vapor. La turbina de gas produce alrededor del 20% y la turbina de vapor del orden del 80% de la potencia elctrica.

La temperatura de combustin es del orden de los 850oC, favoreciendo las emisiones bajas de NOx. Con la

utilizacin de dolomita o caliza como absorbente alimentado con el carbn, las emisiones de azufre pueden

reducirse hasta un nivel muy bajo (el 9095% es una reduccin normal). Por tanto, se pueden utilizar carbones con

altos contenidos de azufre y de cenizas.


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Lechosfluidizados


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Calderas.Lascalderassoninstalacionesquetienenporobjetivoelcalentamientodeunfluidomedianteelprovechamiento

de

una

fuente

de

calor.

Las

aplicaciones

de

las

calderas

pueden

ser

de

tipo

industrial

o

domstico,

siendo

muchomsimportanteslasprimeras:

Aplicaciones industriales: generacin de vapor para potencia, u otrosusos, calentamiento de fluidos.

Aplicaciones domsticas: calefaccin, agua caliente.

Caldera de aceite trmico con quemador de gas

Caldera de aceite trmico para combust ible slido


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En las calderas, el calor de combustin se traspasa al agua para calentar esta (agua

caliente sanitaria) o para evaporarla (generador de vapor). Los generadores de vapor

operan a presiones por encima de la atmosfrica, con el consiguiente peligro de explosin.

El vapor generado puede aprovecharse para aportar calor (generalmente a baja presin) o

para generar electricidad (generalmente a alta presin).

Esquemasimpledelageneracindeenergaelctricaconunsistemahornocalderaturbina.

Calderas


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Calderas

Precalentador: Su objetivo es aprovechar parcialmente la energa trmica de los gases de escape paracalentar el aire a utilizar como oxidante antes de la combustin. Aunque no todas las calderas lo equipan, suincorporacin mejora el rendimiento de la instalacin.

Depsitos: En ellos se almacena el fluido a calentar. Puede haberlos de dos tipos: el depsito principal y el

de expansin. El primero se utiliza para almacenamiento y el segundo para absorber las dilatacionestrmicas. Este ltimo es por tanto imprescindible si el fluido a calentar es lquido y circula en circuitocerrado, como es el caso de las calderas de aceite trmico. El principal suele ir en la parte inferior, mientrasque el de expansin suele ir elevado.

Quemador u hogar: Si el combustible es slido, las calderas incorporan hogares, que se sitan por logeneral en la parte inferior. Si el combustible es lquido, gaseoso o pulverizado, no es necesario el hogar,

siendo impulsados combustible y aire directamente al interior de la caldera por medio de uno o variosquemadores.

Cuerpo tubular: Est constituido por los conductos por los que circula el fluido a calentar que rodean elespacio donde circulan los gases calientes de la combustin. A su travs tiene lugar la transmisin de calordesde los gases. Puede ser de serpentn nico, doble o triple.

Envolvente aislante: Rodeando al cuerpo tubular, se coloca una carcasa aislante, con el fin de limitar lasprdidas al entorno. Los materiales son aceros especiales.

lntercambiador: Aunque el uso de la energa trmica ya no es cometido de la caldera, sino de otras partesde la instalacin, a veces las propias calderas incorporan intercambiadores destinados a un uso prximo odirecto de dicha energa.

Tiro: Salida de los gases de combustin en direccin a la chimenea. Puede ser natural o forzado.


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Calderas

FLUIDO A CALENTAR

El fluido de trabajo, es decir, el fluido que se pretende calentar en la caldera, puede ser de naturaleza

diversa. Los ms habitualmente empleados son:

. Agua: Tiene la limitacin de no poder elevar excesivamente su temperatura debido a la evaporacin.El agua suele estar sometido a tratamientos contra corrosin, oxidacin y calcificacin.

. Agua-vapor: La temperatura mxima est limitada por un nivel mximo de presin.

. Aceites trmicos: Se pueden alcanzar temperaturas elevadas a presin atmosfrica.

. Aire o humos (normalmente instalaciones de grandes dimensiones).


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Calderas

Balanceenergtico

La eficiencia de una caldera refleja la cantidad de calor que logra transmitir al fluidocon respecto al calor liberado en la combustin.

En calderas normales funcionando en condiciones de diseo esta eficiencia puedeestar entre el 80% y el 90%.

De un 10% a un 15% de la energa se pierde en forma de estado trmico de losgases de escape. Solo una pequea cantidad (en tomo a un 2 %) se pierde portransmisin de calor al entorno

El rendimiento se define como el cociente entre la entalpa ganada por el fluido y elcombustible quemado por su poder calorfico:


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Calderas


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Generadordevapor decarbnpulverizado


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paraplantaenergticade1300MWe.


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Calderaindustrialdehogarintegradoparaquemaraceitesygases

Caldera

radiante

tipo

El

Paso,

para

quemar

gas:

175,8

bar,

513C


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Hornos


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Hornos

Hornos


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Hornos


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