CNCI, Enero 2007

Calderas recuperativas

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Calderas recuperativas Objetivos Al finalizar este mdulo Ud. ser capaz de: 1. Explicar el uso de las calderas recuperativas en instalaciones de MCI. 2. Definir el principio de funcionamiento de las calderas recuperativas. Calderas recuperativas La recuperacin de calor de los productos de desperdicios gases resultantes de los procesos industriales, es con frecuencia una necesidad, tanto desde el punto de vista econmico, como por razones de contaminacin del aire del agua. Toda parte de la produccin de vapor requerida para una fabrica, puede ser suministrada por calderas alimentadas a base de calor de subproductos. La recuperacin de calor de combustibles especiales aunque es importante representa menos del 2% del monto total de la energa. El calor recuperable tiene su origen en los siguientes procesos:

1- El calor que se origina como parte necesaria de un proceso industrial y que de otra manera sera desperdiciada, por ejemplo en un horno de fuego abierto.

2- El calor como subproducto de un proceso qumico 3- El calor obtenible de la combustin de desperdicios.

Cualquier clase de producto gas de desperdicio procedente de proceso industrial que es descargado en forma continua puede tomarse en cuenta para la recuperacin de calor. Aparte del vapor til obtenible, reduce el mantenimiento de conductos, ventiladores y chimeneas. Con frecuencia se recuperan tambin de una manera ms completa partculas de material til en los gases ya enfriados. Las necesidades especficas de los procesos de produccin de acero, cobre, cinc, cemento, papel y productos similares han hecho surgir el diseo de varios tipos de calderas de vapor de desperdicio. Estas calderas se pueden clasificar de la siguiente manera:

1. Calderas de tubos de gas 2. Calderas acuotubulares 3. Caldera de tubos curvados 4. Caldera de tres domos de poca altura 5. Caldera de dos domos 6. Caldera de circulacin forzada 7. Caldera de fogn a presin supercargado

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Consideraciones para el diseo La seleccin de una caldera para calor de desperdicio se basa en las consideraciones siguientes:

1. Naturaleza qumica, temperatura y corrosividad de los gases. 2. Cantidad, porcentaje y naturaleza del contenido de polvo 3. Tiro del que se dispone 4. Localizacin deseada para el conducto de salida (descarga) 5. Si los gases se encuentran bajo presin bajo succin 6. Espacio disponible 7. Necesidad de combustin suplementaria para el arranque, precalentamiento uso

de emergencia. 8. Otras necesidades especiales de procesos industriales

La caldera acuotubular es la que se usa con ms frecuencia para las instalaciones de calor de desperdicio por las siguientes razones:

1. Se consiguen fcilmente en tamaos grandes y para su operacin a altas

presiones 2. El polvo u holln se recupera y se almacena en tolvas. 3. El tamao de los tubos y su espaciamiento puede ser variado. 4. Los daos a consecuencia de grandes fluctuaciones de la temperatura de los

gases, no ocurren fcilmente. 5. La superficie de los tubos del lado de agua es mas fcilmente limpiada. 6. Un fogn con paredes enfriadas por agua es fcilmente adaptable. 7. Posibilidad de una instalacin ms econmica.

Escape de los motores Para la recuperacin del 30% 40% del calor contenido en los gases de escape de los motores se utilizan las calderas de tubos de gas las de tubos de agua de circulacin forzada. Estas calderas estn construidas para soportar las pulsaciones del gas que sale del escape. Cuando la mquina de cuatro tiempos con inyeccin intensa contnua trabaja a plena carga, los gases de escape tienen una temperatura de aproximadamente 427 C (800 F). La mquina de dos tiempos que necesita ms aire de barrido, expulsa los gases a menor temperatura (algunas veces a no ms de 288 C (550 F). Un generador de vapor operado por el calor de desperdicio de una mquina sirve al mismo tiempo como silenciador de escape. Con frecuencia se emplean varias calderas de calor de desperdicio, una para cada motor, que se conectan a un domo comn a un domo que forma parte de una caldera independiente. Ocasionalmente se usan economizadores.

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Caldera recuperativa de los grupos de fuel oil La caldera est formada por paquetes de tubos por dentro de los cuales circula agua tratada la cual va a ser calentada hasta llevarla a vapor aprovechando los gases de escape salida de los cuatro grupos electrgenos que conforman la planta de fuel oil. Los gases producto de la combustin del combustible fuel oil se ponen en contacto con los tubos por su lado exterior de abajo hacia arriba (en el mismo sentido en que se mueve el agua). Como los gases de la combustin arrastran determinadas impurezas, parte de estas se van depositando en la superficie exterior de los tubos creando una capa que obstruye la transferencia de calor de los gases al agua que va a convertirse en vapor. Este vapor ser utilizado ms tarde para calentar el fuel que se utiliza en los grupos electrgenos para la produccin de energa elctrica y una pequea parte para el soplado por atomizacin de la superficie exterior de los tubos eliminando las impurezas depositadas por los gases de escape. Este sistema funciona a intervalos de 40 segundos de forma giratoria enviando vapor de uso propio a los tubos durante 8 segundos con lo que garantiza la limpieza de los tubos y por supuesto una mejor transferencia de calor por unidad de rea La vlvula que se encuentra a la salida del grupo electrgeno solo tiene dos posiciones abierta cerrada. Se va a encontrar abierta cuando el grupo est en servicio y cerrada cuando el grupo est fuera de servicio. La vlvula de compuerta damper que se encuentra a la entrada de la caldera posee varias posiciones en dependencia de la necesidad de mayor menor cantidad de gases para la produccin de vapor. La produccin de vapor de la caldera est en el orden de las 53,2 t/h (53200 kg/h) a una temperatura de 250 C (428 F) aproximadamente. El vapor obtenido va a calentar el fuel oil hasta una temperatura de 150 C (302 F) y luego de condensado entra de nuevo a la caldera para lograr un ciclo cerrado. La temperatura de los gases a la entrada de la caldera es de alrededor de 450 C (842 F). La eficiencia de la caldera est en el orden del 57%.

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