QUEMADORESIntegrantes:

Matas Armentano

Nicols Oriolani

Federico Prez

Carlos Caffarena

Profesores:

Ing. Dreifuss

Ing. Rojas

Tipos de combustibles

SLIDOS: madera, turba, lignito, carbn

LQUIDOS: querosenes, fuel oil , gas oil

GASEOSOS: GLP, gas natural, butano, gas de coque.

Propiedades de combustibles

Composicin Poder calorfico (inferior y superior) Viscosidad Densidad Limite de inflamabilidad Temperatura de ignicin Temperatura de combustin Contenido de azufre

CONCEPTOS BASICOS-Punto de inflamacin o temperatura de ignicin

-Poder calorifico superior (PCS)

-Poder calorifico inferior (PCI)

- Temperatura adiabtica de llama

Combustin La combustin es una reaccin qumica en la

que un elemento (combustible) se combina con otro (comburente, generalmente oxgeno en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un xido; la combustin es una reaccin exotrmica que produce:

1. Calor al quemar2. Luz al arder.

Es la combinacin rpida de un material con el oxigeno, acompaada de un gran desprendimiento de energa trmica y energa luminosa.

Reacciones principales en la combustin

C + O2 CO2 +

H2 + O2 H2O +

S + O2 SO2 +

Deflagracin Detonacin

Reaccines de combustion(ideal) Combustibles slidos

C

H

S + X ( O2 + 3.76 N2)

O

Cenizas

a H2O + b CO2 + c N2 + d O2 + e SO2 + cenizas

Los combustibles slidos, al igual que los lquidos,son normalmente analizados sobre una base msica

Reaccines de Combustion (ideal) Combustibles gaseoso

Compuestos

formados

por:

C

H + X ( O2 + 3.76 N2)

O

a H2O + b CO2 + c N2 + d O2

Los combustibles gaseosos son normalmente analizados sobre una base volumtrica

Reaccines de Combustion (ideal) Hidrocarburos

GAS (CnHm) + X ( O2 + 3.76 N2)

a H2O + b CO2 + c N2 + d O2

TIPOS DE COMBUSTION

Combustin completa

Combustin incompleta

Combustin terica

Combustin con exceso de aire

Combustin con defecto de aire

Exceso de aire

A diferencia de la combustin terica, para que la combustin sea completa es necesario un exceso de aire.

FACTOR DE UTILIZACINDEL CALOR

El calor de la combustin es tanto mayor

cuanto mas fros salen los gases quemados.

Poder

calorficoQ disponible

Q productos

Fu %

100 %

10 5 3 2 1,5 = 1

Tp

Factor de utilizacin de un gas en funcin de la temperatura de

productos y del coeficiente de exceso .

LLAMA

Regin Regin Regin Regin en la que tiene lugar la en la que tiene lugar la en la que tiene lugar la en la que tiene lugar la reaccin de combustinreaccin de combustinreaccin de combustinreaccin de combustin entre entre entre entre combustible y comburente.combustible y comburente.combustible y comburente.combustible y comburente.

Regiones de la llama

LLAMA IDEAL

No existe una llama ideal.

Existe una llama ms adecuada para cada tipo de aplicacin.

TIPOS DE LLAMAS

Llama de premezcla

Llama de difusin

TIPOS DE LLAMASLlama de premezcla

AIREGAS

VENTURI

COMBUSTION

PREMEZCLA

AIREGAS

VENTURI

COMBUSTION

PREMEZCLA

LONGITUD DE LLAMA

L = ALTURA DEL CONOr = RADI0 DEL CONOu = VELOCIDAD MEDIA DE LA MEZCLAuL= VELOCIDAD DE LA LLAMA

Si la Velocidad de la mezcla es menor a la velocidad de la llama, se produce un retroceso

TIPOS DE LLAMASLlama de difusin

GAS

INYECTOR

COMBUSTION

AIRE GAS

INYECTOR

COMBUSTION

AIRE

Tipos de llamas de difusion

Quemadores

Son dispositivos cuya funcin es dirigir el combustible y el comburente a la cmara de combustin para realizar la misma de manera controlada y regulable.

Clasificacin

Segn su operacin

Segn la presin

Segn el modelo (potencia)

Segn el combustible

Segn su operacin

Una sola etapa: ON-OFF

Dos etapas: Alto y Bajo con servomotor

Modulante: Llama variable en funcin de la demanda

Segn la presin

Atmosfricos

Gas y aire a baja presion

Gas a presin y aire a baja presion

Segn el combustibleCLASIFICACION

COMB. GASEOSO COMB. LIQUIDO COMB. SLIDO

De premezcla

Mezcla en boca de salida

Especiales

Para altas temperaturas

De gasificacin

De pulverizacin por airea baja presin

De carbn pulverizado

De pulverizacin por aireo vapor a presin

De pulverizacin mecnica

De copa rotativa(pulverizacin centrifuga)

De pulverizacin mixta(mixta y de fluido de arrastre)

QUEMADORES

Especiales

Cmaras de combustin Tipo cicln

Lechos fluidizados

Parrillas

CLASIFICACION

COMB. GASEOSO COMB. LIQUIDO COMB. SLIDO

De premezcla

Mezcla en boca de salida

Especiales

Para altas temperaturas

De gasificacin

De pulverizacin por airea baja presin

De carbn pulverizado

De pulverizacin por aireo vapor a presin

De pulverizacin mecnica

De copa rotativa(pulverizacin centrifuga)

De pulverizacin mixta(mixta y de fluido de arrastre)

QUEMADORES

Especiales

Cmaras de combustin Tipo cicln

Lechos fluidizados

Parrillas

APLICACIONES

Calderas

Generadores de vapor

Secadores de cereales

Hornos

Cermicas y porcelanas

Cubas de tratamientos qumicos

Industria textil, etc.

QUEMADORES DE GAS

De premezcla.

De mezcla en boca de salida con aire a baja presin.

De mezcla en boca de salida con aire a presin.

Especiales.

QUEMADORES DE PREMEZCLA

Quemadores de premezcla a presin.

Quemadores atmosfricos.

Quemadores oxi-gas.

Quemadores de PREMEZCLA A PRESION

Fenmenos a tener en cuenta

Calado o Retorno de llama.

Desprendimiento de llama.

Quemadores de PREMEZCLA A PRESION

Para gas y aire a baja presin

Aplicaciones: donde se necesite llama corta, dura y de alto poder calorfico.

Crisoles, fundicin de metales, vidrio

hornos de temple, forjado o cementacin; etc.

Quemadores de mezcla en boca de salida con aire a

presin El aire a presin induce al gas hacia el quemador.

Mezcla proporcionada en distintos regmenes de funcionamiento.

Quemadores ATMOSFERICOS

El Gas induce al aire atmosfrico en el

tubo de mezcla, en cuyo extremo se

forma la llama.

Quemadores ATMOSFERICOS Aplicaciones: bateas y calentamientos de lquidos, freidoras, intercambiadores de calor, crisoles de fundicin de metales de bajo punto de fusin, calderas, cocinas, anafes industriales, hogares, estufas de secado ,etc.

Quemadores de mezcla en boca de salida con aire a baja presin

Se designan como tales cuando el aire tiene una presin de el orden de 0,1 mbar y velocidades del orden de los 10 a 15 m/s, siendo el combustible el que aporta la energa de mezcla.

En ellos se forma llamas de difusin axiales

Flujos convergentes

Gas central y chorros concntricos

Gas central y chorros concntricos

Gas central y chorros concntricos

Quemadores desarrollados exclusivamente para sistemas de calentamiento de aire.

Son del tipo de mezcla en tobera, lineales y compactos.

Se usan primordialmente en sistemas de calentamiento de aire, secadoras de cereales y hornos de secado en general.

Su amplio rango de operabilidad les da gran flexibilidad, adaptndose a mltiples aplicaciones.

Gas central y chorros concntricos

De acuerdo al proceso donde se aplicar, puede disponer de diferentes opciones de superficie de llama (standard o ampliada).

Esto se logra agregando mdulos que aumentan la seccin de generacin de llama, con lo cual sta se acorta y se distribuye en forma ms homognea.

Quemadores de vena de aireSe emplean para calentar grandes caudales de aire para utilizacin en procesos de secado.Los gases resultantes de la combustin se mezclan con el aire que se desea calentar y as se obtiene un rendimiento del 100%.Estos quemadores solo pueden funcionar en el interior de una corriente de aire de cierta velocidad.

Quemadores de vena de aire

Quemadores de vena de aire

Aplicaciones:

Cabinas de pintura para curado de esta.

Secaderos agrcolas verticales de cereales, trigo, arroz, etc.

Procesos de secado industriales donde se requiera un calentamiento de aire.

Rotacin de flujo mediante aletas

Gas central y salida de aire en coronas concntricas

TIPOS DE QUEMADORES EN BOCA DE SALIDA CON AIRE A PRESION

Llamas axiales.

Derrama concurrente.

Derrame giratorio del gas.

QUEMADORES OXI-GAS

Se obtienen temperaturas elevadas o flujos puntuales de elevado calor (son los denominados industrialmente sopletes).

QUEMADORES OXI-GAS

Quemadores Especiales

Quemadores radiantes

Quemadores jet

Quemadores para alta temperatura

Quemadores compactos JBM

Quemadores radiantesUna parte importante de la transferencia de calor se realiza por

radiacin por medio de una superficie de refractario

Quemadores lineales radiantes con emisin reducida de NOx

Estn diseados para proporcionar energa radiante de alta intensidad de manera uniforme, con el objetivo de eliminar la humedad en hornos textiles y de papel, secar pintura y aplicar revestimientos en polvo, adems de llevar a cabo diversas operaciones de precalentamiento, moldeado de plstico. Con sus baldosas de espuma metlica o cermica, los quemadores de gas natural emiten niveles bajos de NOx y CO y pueden utilizarse para muchas aplicaciones industriales de combustin de gas.

Quemadores jetLanzan a gran velocidad (>100 m/s) los productos de una combustin completa o casi. El chorro se lanza sobre el producto a calentar o sobre la atmsfera provocando su recirculacin. Constan de un dispositivo de mezcla, una cmara de combustin y un orificio o tobera de salida.

Quemadores Quemadores Quemadores Quemadores Borghi Borghi Borghi Borghi ----JetJetJetJetGeneralidades de Uso

Son aptos para su aplicacin en calderas que deban trabajar con hogar presurizado, generadores de calor o de aire caliente, hornos rotativos para fabricacin de pan, tubos radiantes, tubos de inmersin para calentamiento de equipos, etc.

Quemadores para alta temperatura

Se extiende por encima de los 3000 Khasta la regin de las temperaturas de lasreacciones nucleares ~108 K.

La temperatura puede elevarse:- por enriquecimiento de O2.- precalentando el aire.- mediante el uso de electricidad para producir iotizacin o generar plasma.

Quemadores para alta temperatura

Quemadores compactos JBM

TODO TIPO DE COMBUSTIBLES LQUIDOS Y GASEOSOS

BAJAS EMISIONES CONTAMINANTES

BAJO NIVEL SONORO

REGULACIN ELECTRNICA DE LA COMBUSTIN

Quemadores para combustibles liquidos

La primera tarea que debe cumplir un quemador para lquidos es la de poner el combustible en fase gaseosa para que se mezcle ntimamente con el aire.

La atomizacion es el proceso de rotura de la fase liquida continua del combustible, que lo transforma en gotas discretas.

Atomizacion

Clasificacion de pulverizadores para combustibles liquidos

Por rotacion (a presin)

Clasificacion de pulverizadores para combustibles liquidos

Por presion

Clasificacion de pulverizadores para combustibles liquidos

Por inyeccion de fluido auxiliar

Clasificacion de los quemadores para combustibles liquidos

Quemadores de gasificacion o vaporizacion

Quemadores de pulverizacin

Quemadores de emulsion

Quemador de gasificacin

El elemento principal de todos lo quemadores por vaporizacin es una cazoleta o cubeta formada por:

Taza o crisol

Difusor de aire

Se distinguen entre quemadores de

vaporizacin con:

Tiro natural

Ventilador

Quemador de gasificacin

Quemador de gasificacion

Campo de aplicacin:

Combustibles con una viscosidad inferior a 1,5 E a 10C

Slo alcanza hasta potencias de 35 kW

Bajo rendimiento

Elevada opacidad

Quemadores de emulsion

Se emplean para reducir los efectos contaminantes de los combustibles pesados

Consisten en producir una emulsin del combustible lquido con el agua, al comenzar la combustin unagota de emulsin, se produce la rpida evaporacin de la fraccin de agua contenida en ella, provocandoel fraccionamiento de la gota en infinidad de partculas.

El inters de este tipo de quemador es: Trabaja con exceso de aire reducido. Reduce las emisiones de xidos de nitrgeno Reduccin del SO3 en SO2 Reduce los inquemados slidos El principal inconveniente es el consumo suplementario de calor

Quemadores de emulsin

Quemadores de pulverizacin por fluido auxiliar

La energa que se precisa para atomizar el combustible la aporta el fluido auxiliar:

Aire ( Viscosidad del combustible 3- 5 E)

Baja presin (0,1 a 0,5 atm)

Alta presin (0,5 a 7 atm)

Quemadores de pulverizacin por fluido auxiliar baja presin de mezcla

Quemador por pulverizacin mecnica centrifuga o de copa

El combustible se impulsa a travs de un eje hueco a una pieza troncocnica, llamada copa. Que gira a

gran velocidad 3.000rpm a 4.000 rpm, normalmente, al alcanzar el extremo de la copa, tiende a disgregarse en diminutas partculas.

Quemador por pulverizacin mecnica centrifuga o de copa

Quemador de pulverizacin mixta

Combinacin ambos sistemas

Presiones de combustibles 1 a 20 bar

Forma de la llama

Llama mas larga y estrecha al aumentar la presin.

La llama se acorta si aumenta la aireacin primaria.

Un buen mezclado y la turbulencia, acorta y concentra la llama.

Quemadores de combustibles mixtos

Los quemadores mixtos son aquellos que pueden quemar de forma simultnea o alternativa dos combustibles, slido/lquido, slido/gas y lquido/gas.

Normalmente este tipo de quemadores se emplea en industrias o instalaciones de climatizacin de gran potencia.

La finalidad de usar dos combustibles pueden ser tcnicas o/y econmica:a) Utilizar un combustible para quemar otro combustible que presente algn problema para su combustinb) Alternar el consumo en funcin del precio de mercado

Los quemadores mixtos deben permitir: Regular la forma y la longitud de la llama Regular la potencia de combustin Limitar la utilizacin de aire primario Efectuar reparaciones en un circuito de alimentacin funcionando

con otro combustible

Quemadores para combustibles slidos

El carbn contiene materias voltiles pero su mayor parte desu materia combustible es slida y tiene que llegar oxgenopara que tenga lugar la reaccin de combustin. Aumentando contacto slido-aire para que se produzca lareaccin.

Los sistemas utilizados para realizar el contacto aire-carbn: Quemadores de carbn pulverizado Cmaras de combustin tipo cicln Parrillas Cmaras de combustin de lecho fluido

Quemadores de carbn pulverizado

Particulas de 0,1 mm.Del 20 al 40 % del aire de combustin proviene transporte neumticamente.Temperatura en la entrada entre 55 C a 70 C.

Cmaras de combustin tipo cicln

Parrillas

Segn la forma de alimentacin del combustible

pueden ser:

Parrillas fijas con alimentacin desde arriba.

Parrillas mvil,con transporte horizontal del combustible hacia la cmara de combustin.

Parrillas fija con alimentacin desde abajo.

ALIMENTACIN SUPERIOR:El carbn en bruto se proyecta por medio de aire o vapor o paletas rotativas ensuspensin o proyeccin por encima del lecho de combustin, potencias hasta1.220.000 kcal / m2h.

Parrillas

Cargador diseminador con parrilla de cinta

ALIMENTACIN SUPERIOR (PARRILLA)

Parrilla fija Parrilla de vuelco

Parrilla vibratoria inclinada Parrilla mecnica

Parrilla con movimiento recproco Tolva ( 1 ), Garganta (2). Varios empujadores (3), Cilindros hidrulicos (6), Las parrillas tienen partes fijas y partes mviles (4) Cadas (7) El aire comburente (9) Crear turbulencias (8).

ALIMENTACIN INFERIOR

Alimentacin inferior con quemador tipo taza

Cargador por la parte inferior, con retorta sencilla, alimentacin horizontal y descarga lateral de cenizas.

LECHO FLUIDIFICADO Este tipo de combustin presenta la ventaja del control de las emisiones de NOx y SO2 a la atmsfera Se introduce con el combustible un material inerte como arena, slice y almina, as como absorbente como caliza en un lecho agitado. El lecho se mantiene en suspensin por medio de la accin del aire primario de combustin que se introduce por debajo.

Seleccin de un quemador

Temperatura a alcanzar. Lo que implicara principalmente tasas de aireacin, reciclado, precalentamiento, oxigenacin.

Combustible. Seleccin del carcter oxidante o reductor de la atmsfera del horno, concentraciones de NOx.

Flexibilidad de funcionamiento, es la relacin de potencia mxima y mnima nominal a regulacin nominal.

Flexibilidad de regulacin. Relacin de las tasas de aireacin extremas entre las que el quemador funciona correctamente.

Ruido

Seleccin de un quemador

Criterios especficos: Receptividad trmica del producto, que depende de: -Conductibilidad trmica -Coeficiente de absorcin de la radiacin-Superficie especifica -Oxidabilidad

Receptividad trmica del horno: -Aislamiento trmico -Inercia trmica-Paredes trmicas: crisoles, mufla, semimuflas, tubos radiantes. -Vestbulos de precalentamiento de cargas-Recuperadores de precalentamiento de aire.

Seleccin de un quemadorForma de encontrar la informacin en los catlogos comerciales, indicando

los rangos de utilizacin para distintos quemadores.

Presin en la cmara de combustin (mbar) vs. consumo de combustible ( Kg/h)

Material de consultaLibros

Ingeniera Termodinmica

Autores: J.B. Jones y R.E. Digan

Combustin y Quemadores (662.6 M357)

Autor: Manuel Marquez Martinez

Tratado general de Gas (23807)

Autor: Llobera

Material de consultaArchivos digitales

Trabajo sobre combustin de la FIUBA

Autores Dr. Ing. Brizuela Dra. Ing. Romano

www.elprisma.com Ing. Quimica N49

El de la Universidad de Valladolid

Material de consultaFabric. de Quemadores en Internet / Catlogos

Pagina de EQA

Pagina de AUTOQUEM

FIN

Gracias por su atencion!