quemadores industriales

7/25/2019 Quemadores Industriales

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QUEMADORES DE COMBUSTIBLE

Accesorio que sirve para pulverizar elcombustible, mezclar con aire en condicionesadecuadas, y suministrar el calor necesario paraencender la mezcla antes de ser introducidas a

la cmara de combustin.

Definicin


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Funciones:

Aportar combustible a la cmara de combustin encondiciones de ser Quemados

Aportar aire a la cmara de combustin.

Mezclar ntimamente el aire con el combustible.

Encender y quemar la mezcla.


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PARMETROS PARA SELECCIONAR

QUEMADORES

1. En funcin del hogar o cmara de combustin.2. Adecuado margen de regulacin.3. Sistemas de proteccin adecuados.

4. Estabilidad en el funcionamiento.5. Control sobre la forma y dimensiones de la llama.

Los factores de seleccin y diseo de un quemadorson:


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1. Forma y Dimensiones del Hogar oCmara de Combustin

Es el lugar donde se lleva a cabo la combustin de la mezclade petrleo y el aire, realizndose la mxima transferencia decalor.Se llama tambin FLUE central; aqu se produce la mayor

turbulencia de-la llama y de los gases de combustin.La cmara de combustin se encuentra rodeada por agua enla parte centraldel casco, y en otros en la parte inferior dependiendo delnmero de pasos.


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Tubo Central.- Es de acero al cromo nquel. Paradi.metros mayores de 36 el cdigo ASTMrecomienda que el tubo debe ser corrugado a fin deaumentar la rigidez del tubo central. En base a lapotencia se recomienda por encima de 150 BHP.Flue.- Es la parte terminal del tubo central, seproyecta por la parte posterior del caldero hastaobservarse a travs de un visor. En esta zona quese inicia el fogeo alcanzando temperaturassuperiores a 1.000C.


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Refractario.- Es recomendable el uso deconcreto refractario, denominado castablesuper o casable extra Los ladrillos sonacentados con el refractario o morteroHarwaco Bond en la zona del FLUE conFibrico o cemento plastico.En conclusin, el espacio necesario para lacombustin, esta relacionado.con la forma y dimensin de la llama. Al elegir un quemador es sumamenteimportante tener en cuenta el tipo decamara de cornbustion del generador devapor.


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2. Adecuado margen de Regulacin

Indica la relacin entre el caudal mximo decombustible y el mnimo que se utiliza unquemador


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Elementos Auxiliares

1. Ventilador de aire para la combustion.2. Bomba de combustible.3. Pre-calentador de combustible.

4. Sistema de encendido.5. Sistema de control.6. Control de llama, programador de encendido

y puesta en marcha.7. Sistema de vigilancia de la llama.


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Sistema de Regulacin

1. Todo o Nada (ON-OFF) Quemador encendido oapagado.2. Todo-Poco-Nada.- Comprende una marcha a plenapotencia, otra a potencia reducida o apagada.

3. Modulante.- El quemador funciona a cualquierregimen entre maxima potencia y una fraccin de la

misma. El quemador posee un campo deregulacin.

La potencia de un generador puederegularse por los siguientes sistemas.


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ClasificacinMtodo de Automatizacin empleado

De pulverizacin con fluido auxiliar.1. Atomizacin con vapor.2. Pulverizacin mecanica con ayuda de vapor.3. Atomizacin con aire a baja y media presin.

De pulverizacion Mecanica.1. De presion directa sin retorno.2. De presion directa con retorno.3. De presion directa con ranuras regulables.4. Atomizacion de piston.5. De doble circuito de presiones.De tipo rotatorio o copa rotatoria.


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Forma de la llamaPlana

Llama cortaLlama largaCnica

Llama corta

Llama largaMezclado de aire y combustible1. Dentro del quemador

2. Fuera del quemador.


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Forma de quemar el combustible

Quemadores VaporizantesCon aireCon vapor

Quemadores AtomizadoresDe copa rotativaDe caon


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Eficiencia y Grados de Atomizacin

La eficiencia depende del grado deatomizacin, debe conducir:1. Partculas de combustible de menor dimetro.2. Tamao de partcula uniforme

3. Distribucin uniforme de las partculas


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Quemadores de Pulverizacin con FluidoAuxiliar.

En estos quemadores la energa necesaria

para la atomizacin, lo aporta en su mayorparte el fluido auxiliar que puede se aire,vapor u otro combustible.


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Criterio de Clasificacin Se basa en los valores de presin del fluido del atomizador.

Fluido auxiliar.

Atomizacion por vapor . La atomizacin se logra mediante lainyeccin de vapor, en el interior de la tobera. Combina lapulverizacin con la accin emulsionante que produce elvapor.

Rango de presin Denominacin

3,0 a 10 atm Alta presin

0,5 a 2 atm Presin Media

Menos de 0,5 atm Presin Baja


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Ventajas1. Se puede trabajar con

combustible de mayorviscosidad y densidad enla tobera de 7 10E,superiores a laatomizacin mecnica.

2. Menor necesidad demantenimiento y limpiezaen las toberas.

3. Se puede obtener unmargen de regulacion de1:10, empleandopresiones de combustiblerelativamente bajas.

Inconvenientes1. El vapor usado debe

ser seco o ligeramenterecalentado. Estoimplica contar con unaunidad generadora devapor.

2. Se aade agua al hogary el vapor empleado sepierde por la chimenea.


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Atomizacin por aire

La combustin se inicia masrpidamente y se completa maspronto. Produce una llama mascorta y compromete un espaciomas pequeo para su

combustin.Se puede utilizar aire:Media Presin (50% en peso del

combustible utilizado) Alta Presin (25% en peso del

combustible utilizado)

L i 0 5 1 5 l l


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Las presiones varan entre 0,5 atm -1,5 atm para el petrleo ypara el aire.El petrleo fluye por el tubo central entre 50 60 psi en muchosquemadores.

Ventajas1. Se puede hacer variar la forma

de la llama para adoptarlas alas dimensiones del hogar.

2. Cuando se puede obtenerfcilmente el aire, de modoque no es necesario efectuarinversiones adicionales.

3. Si la cantidad de combustibleliquido a quemar, esrelativamente pequeo demodo que la economia de laautomatizacion sea infima

Inconvenientes1. Inconveniente paraproducir llama larga ysuave

2. Ruido y elevado costo delservicio del compresor.

3. Los compresores de aireempleados en losquemadores alta presin,consumen cuatro vecesms la energa de losventiladores.


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Sistemas de combustin yQuemadores Industriales


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SISTEMAS DE COMBUSTIN

SE REQUIEREN7 FUNCIONESJUNTAS PARA LIBERAR: CALOR


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1

2

3

4

5 6

7

8

FUEL SUPPLY

AIR SUPPLY (O 2)

FUEL CONTROLVALVE

AIR CONTROLVALVE

MIXINGBURNER

IGNITION SOURCE

FLAME DETECTIONSAFEGUARD

DEVICE

Note: No todas estas funciones se presentanen todos los sistemas de quemado


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Funciones del Quemador

Entregar combustible y aire a la cmara decombustin.Dar direccin a la llama.

Proveer una fuente contnua de ignicin.Provee el punto de retencin de flama. Atomizar y vaporizar combustibles lquidos.


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Tipos de Quemadores

Con Premezcla

Con Inyeccin

Con Premezcla parcial


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El sistema de Premezcla

Combina el aire de combustin con elcombustible gaseoso y lo inyecta en el

punto de ignicin.


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Diseo de las tuberas de Premezclado

Air/GasMixtureTo Burner

GasInlet

CombustionAir Inlet

Low PressureGas Mixing Tube


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Consideraciones del flujo

Limites de inflamabilidad

Velocidad de llamaPresin de la mezcla

Turndown


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Lmites de Inflamabilidad

Porcentaje Mximo y Mnimo de mezclaaire / combustible a la cual se quemar.

Natural Gas:10:1 on ratio4.3:1 rica15:1 pobre


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Velocidad de la llama

Velocidad a la que viaja la llamacon una mezcla aire/combustible.


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Velocidad de llama

01

23456

789

10

0 20 40 60 80 100 120 140

Nat. Gas

PropaneCoke ovenHydrogen

V E L O C I D A D D E L L A M A :

P I E / S

AIRE PRIMARIO - PORCENTAJE TERICO


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Presin de la Mezcla

Mnima P

0.25 wc Gas Nat.0.50 wc Hidrocarburos

D


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Terminologa

TURNDOWN RATIO

-Es la relacin entre los ratio de encendido

mximo y mnimo del quemador.Un quemador con 1 milln Btu/hr max. y25,000 Btu/hr min. tiene un 40:1 de turndown.


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Turndown en Quemadores con Premezcla

Mx salida : Mn salida

Turndown es limitado 10:1 posible 5:1 ms comn


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Ventajas de los sistemas con Premezcla

Llama corta Alta temperatura de llama.Capacidad de separar la llama.Utiliza un sistema central demezclaTuberas simples.


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Limitaciones

Peligro de retorno.Limitado Turndown.

Relacin aire/combustiblelimitada.Dificultad de quemar petrleo


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Flujo en sistemas con Premezcla

Air/GasMixture

IgnitorPorts


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Extremos de rfaga

IgnitorPorts


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Inyector en quemadores con Premezcla


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Flujo Radiante

GAS

AIRPREMIXTO BURNER


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Tuberas de sistemas con Premezcla

Poco mantenimiento.Limitada cada de presin.Uniformidad de Flujo.Igualdad de presin en losinyectores.


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Los quemadores con INYECCINmezclan el aire y el gas y lo inyectan en el

punto de ignicin

b d i i i


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Tuberas de sistemas con inyeccin

VentTo Pilot

Fuel Manifold

Air Manifold

GasInlet


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Quemadores con Inyeccin

Ventajas:

Bajo riesgo de retornoIncremento del TURNDOWN

Alta capacidad Amplio rango de relacin aire/combustible Amplio rango de tipos de llamaPuede manejar aire de combustin precalentado.Capacidad de quemar petrleo


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Por qu es importante el Turndown?

Maneja variaciones de carga

Tiene diferentes aplicaciones enhornos.Variacin del volumen de aireRpida entrega de calor


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Posibles limitaciones de los quemadorescon Inyeccin

Longitud de llama larga

Baja temperatura de llamaPosiblemente requiera tuberas mslargas.

Q d l i l


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Quemadores con premezcla parcial

Premixing of air/gas occurs before pointof ignition

Insufficient air for complete combustion

Not within flammability limits

Fl j d P l i l


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Flujo en quemadores con Premezcla parcial

Descripcin


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Descripcin

Line burnerGun type burnerExternally mounted burner

In-duct type burner(internal mounting)

Parte delantera de la llama en el quemador


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Parte delantera de la llama en el quemador

Alta velocidad de quemado


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Alta velocidad de quemado

Velocidad media de quemado


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Velocidad media de quemado

Llama Plana/Espiral/Radial


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Llama Plana/Espiral/Radial

Tubo Radiante del Quemador


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Tubo Radiante del Quemador

AIR

GAS

Paquete - Quemador


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Paquete - Quemador

Flujo del gas en el quemador


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Flujo del gas en el quemador



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Flujo en quemadores con inyeccin


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Flujo en quemadores con inyeccin

GAS

Comb.Air

Comb.Air

Paquete de quemador con tubo de inmersin


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Paquete de quemador con tubo de inmersin


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Pilotos en Quemadores

Piloto que interseca


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Piloto que interseca

Diseo de piloto automtico


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p

MAINGAS

AIR

PILOTGAS


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Por qu necesitamos aprender?

Explosin


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p

BOOM

quemadores industriales

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