Mejores prácticas no 21

Número 21

Octubre 2023

MEJORES

Ingeniería de Manufactura PRÁCTICAS

PROCESO DE PRUEBA DE COMBUSTIÓN Y DOCUMENTACIÓN

PROCESO DE PRUEBA DE COMBUSTIÓN Y DOCUMENTACIÓN

Con los altos costos energéticos actuales y la necesidad de reducir las emisiones, es necesario obtener datos de la caldera de vapor a diferentes velocidades de combustión durante el proceso de prueba de combustión. El proceso de combustión en la caldera de vapor transfiere la energía química a energía térmica, que a su vez es absorbida por el agua de la caldera. Para medir el proceso de combustión y la eficiencia, la planta debe contar con equipos o una empresa externa que analice los gases de combustión del proceso de combustión. La combustión se refiere a la rápida unión química del oxígeno con el combustible.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA COMBUSTIÓN

CONTRATISTA EXTERNO PARA LAS PRUEBAS DE COMBUSTIÓN

HOJA DE DATOS DE PRUEBAS DE COMBUSTIÓN

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA COMBUSTIÓN

La combustión perfecta del combustible daría como resultado:

HOJAS DE DATOS DE PRUEBAS DE COMBUSTIÓN CORRECTA

• Bióxido de carbón • Nitrógeno • Vapor de agua • Bióxido de azufre

El oxígeno necesario para quemar el combustible se obtiene del aire. El aire es una mezcla mecánica que contiene en peso un 21% de oxígeno, un 78% de nitrógeno y un 1% de otros gases. En la combustión sólo se utiliza oxígeno. El nitrógeno es un gas inerte que no tiene ningún efecto químico durante la combustión. La combinación química obtenida durante la combustión da como resultado la liberación de energía térmica. En realidad, lo que ocurre es una reordenación de los átomos de los elementos químicos en nuevas combinaciones de moléculas. En otras palabras, cuando la temperatura del combustible (en presencia de oxígeno) aumenta hasta el punto de ignición, se produce una reacción química. El combustible comienza a separarse y unirse con cantidades específicas de oxígeno para formar una sustancia completamente nueva. En el proceso se desprende energía térmica. La combustión perfecta es el objetivo. Sin embargo, esto hasta ahora ha sido imposible de lograr ni en una caldera ni en los cilindros de un motor de combustión interna. En teoría, es sencillo. Consiste en poner en contacto cada partícula del combustible (calentado a su temperatura de ignición) con la cantidad correcta de oxígeno.

Triangulo de fuego

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El proceso de combustión se inicia con la aplicación de una fuente de calor a una mezcla lo suficientemente rica de combustible y comburente, produciéndose una reacción rápida de oxidación del combustible, que se manifiesta en forma de llama.

TABLA CON LAS REACCIONES BÁSICAS DE OXIDACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL COMBUSTIBLE

PROCESO DE COMBUSTIÓN

¿Qué es la teoría de la combustión? Es el conjunto de procesos fisicoquímicos por los cuales se libera controladamente parte de la energía interna del combustible. Una parte de esa energía se va a manifestar en forma de calor y es la que a nosotros nos interesa. La reacción de un elemento químico con el oxígeno sabemos que se llama oxidación . La combustión no es más que una reacción de oxidación, en la que normalmente se va a liberar una gran cantidad de calor.

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CONTRATISTA EXTERNO PARA LAS PRUEBAS DE COMBUSTIÓN

La prueba debe realizarse por una empresa externa para el procedimiento de prueba de combustión, la planta debe garantizar que la empresa y el personal que realizara la prueba estén calificados para realizar la prueba de

combustión. La empresa externa debe proporcionar una serie de elementos: 1. Documentación de seguro para cumplir con los requisitos de la planta.

2. Procedimientos operativos estándar (POE) sobre el proceso de prueba de combustión a. El POE debe ser un procedimiento documentado paso a paso. Un POE típico tiene entre cinco y ocho páginas. 3. Validación y calibración del analizador de combustión y cualquier otro instrumento de prueba utilizado para las pruebas de combustión. 4. Una muestra del informe que se entregará una vez finalizada la prueba. 5. Una muestra de la hoja de datos de prueba de combustión que se utilizará durante el procedimiento de prueba de combustión HOJA DE DATOS DE PRUEBAS DE COMBUSTIÓN Es extremadamente importante tomar todos los datos durante las pruebas de combustión para establecer los puntos de referencia de la caldera y compararlos con los puntos de referencia del fabricante de la caldera original. No permita que las personas que realizan pruebas de combustión proporcionen a la planta solo las impresiones de un analizador de combustión. Esto es sólo un porcentaje muy pequeño de la información necesaria para gestionar adecuadamente el funcionamiento y la energía de la caldera. HOJAS DE DATOS DE PRUEBAS DE COMBUSTIÓN CORRECTA En la hoja de prueba de combustión deberá mostrar, los elementos como la presión combustible al quemador, la presión aire en la cámara o ducto de aire, las temperaturas de los gases de combustión, etc. son un ejemplo de los elementos requeridos. Todos los datos deben tomarse en diez porcentajes diferentes de la carga de combustión de la caldera.

Cuando existe un exceso de aire nos indica la cantidad de aire presente en la reacción

 = 1 para la cantidad exacta de aire,  = 1.5 para un 50% de la cantidad necesaria

Cuando,

 < 1 La cantidad de aire es insuficiente para consumir todo el combustible.

Cuando,

 > 1 La cantidad de aire es mayor a la necesaria para consumir todo el combustible. Nos sobrara O 2 y continuaremos teniendo CO Coeficiente de exceso de aire La mayor parte de las combustiones no transcurren en estas condiciones ideales (completa y estequiométrica), el principal aspecto a considerar será la posibilidad de que la combustión transcurra con exceso o defecto de aire, para caracterizar la p roporción de oxígeno se define el parámetro “coeficiente de exceso de aire”:

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Diagrama de la Combustión

Son una herramienta muy valiosa para el control de la combustión, ya que a partir de la composición del gas y de los humos se puede determinar el tipo de combustión que se esta dando y tener un criterio técnico para ajustar el proceso y hacerlo más eficiente.

Lo que busca este diagrama es obtener un  = 1 mediante la mezcla aire combustible.

La franja naranja nos indicara el rango de operación de la caldera.

Temperatura de Humos (Th) / Temperatura Ambiente (Ta)

La temperatura ambiente se mide con el termopar de ambiente, en caso contrario se toma de la sonda de humos en la fase 0. La temperatura de humos depende de la tecnología de la caldera.

Que es un Analizador de gases de combustión.

Así como los doctores utilizan equipos para monitorear la salud de las personas, los técnicos de combustión utilizan analizadores de gases de combustión para monitorear los equipos como hornos y calderas.

Un analizador de gases de combustión es un equipo robusto que monitorea los gases generados en los procesos de combustión, este le ayudara a saber que tan eficientes es su proceso y que tantas emisiones está generando.

Los analizadores de gases de combustión son equipos capaces de medir la cantidad exacta de cada uno de estos gases que pueden llegar a ser tóxicos para el ser humado y pueden llegar a ser explosivos en su ambiente de trabajo. Nos sirven para control ambiental, los analizadores de gases de combustión determinan que tanto combustible se está quemando adecuadamente y nos dice cuál es la eficiencia de la combustión, cuáles son los componentes de combustión que no se alcanzan a quemar y así mismo monitorear el cumplimento de las normas nacionales y regionales. Nos ayuda como indicadores en ahorrar combustibles, dependiendo de cada proceso de combustión se puede perder en la chimenea entre un 20% y 50% de combustible, los analizadores de gases de combustión ayudan a determinar cuál es la eficiencia del combustible que está teniendo en el proceso. Dióxido de Carbono CO 2 Los analizadores de gases calculan a partir de O 2 medido y del CO 2 estequiométrico (o máximo) propio para cada combustible, por ello manejan un maximo de CO 2 al encender el analizador.

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Dióxido de Carbono: CO 2

El monóxido de carbono es el producto de una combustión incompleta (indicador de la calidad de la combustión) y es inversamente proporcional a la cantidad de oxígeno.

El exceso de aire dependerá del tipo de combustión y combustible.

Cuando un equipo esta mal carburado con partes por millón de carbón altas puede provocar la muerte, dependiendo las horas de exposición.

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Valores de la Combustión

Los valores mostrados en esta imagen varían en cada analizador de gases.

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Interpretación de Resultados

O 2 ............................... 0.8% CO.............................. 1917 ppm Rendimiento ............... 95.8%

O 2 ............................... 2.1% CO.............................. 594 ppm Rendimiento ............... 96.5%

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O 2 ............................... 4.9% CO.............................. 105 ppm Rendimiento ............... 96.7%

O 2 ............................... 5.5% CO.............................. 31 ppm Rendimiento ............... 97.2%

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O 2 ............................... 16% CO.............................. 38ppm Rendimiento ............... 84.1%

O 2 ............................... 15.3% CO.............................. 39ppm Rendimiento ............... 85.5%

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FECHA DE EFECTIVIDAD DEL FORMATO:10/03/2022

O 2 ............................... 8.9% CO.............................. 31ppm Rendimiento ............... 91.7%

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CLAYTON DE MÉXICO S. A. DE C. V.

FORMATO DE AJUSTES FINALES PARA EQUIPOS MODULANTES

Nombre del Cliente: (CUSTOMER)

Fecha: (DATE)

Dirección: (MAIL) Modelo: (MODEL)

No. de Serie: (SERIAL NUMBER)

PUNTO (POINT)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CARGA (%) (RATE)

20

30

40

50

60

70

80

90

100

COMBUSTIBLE (FUEL)

AIRE (AIR) COMBUSTIBLE GAS (GAS) COMBUSTIBLE DIESEL (OIL)

VÁLVULAS SERVOMOTORES (ángulo en °) (SERVOMOTOR VALVES) ANGLE IN °

O (%) (OXIGEN) EXCESO DE AIRE (%) (AIR EXCESS) CO 2 (%) (CARBON BIODIXO) CO (ppm) (CARBON MONOXIDE) NOX (ppm) (NITROGEN OXIDES) SO 2 (ppm) (SULFUR DIOXIDE) PRESIÓN DE AIRE VOLUTA SUPERIOR (‘’.c.a.) (UP VOLUTE PRESSURE AIRE) PRESIÓN DE AIRE VOLUTA INFERIOR (‘’.c.a.) (LOW VOLUTE PRESSURE AIR) PRESIÓN DE ALIMENTACIÓN (FEEDWATER PRESSURE) TEMP. TANQUE CONDENSADOS (°C) (CONDENSATE TANK TEMPERATURE) TEMPERATURA DEL DISPLAY (°F) (DISPLAY TEMPERATURE) TEMPERATURA DE LA CHIMENEA (°C) (STACK TEMPERATURE) FACTOR HUMO (SMOKE FACTOR) TIRO DE CHIMENEA (mm) (SHOOTING OF FIRE) VARIADOR DE VELOCIDAD (Hz) (SPEED VARIABLE DRIVE) PRESIÓN COMBUSTIBLE GAS (‘’. c.a) (GAS FUEL PRESSURE) PRESIÓN COMBUSTIBLE DIESEL (lb/pulg2) (OIL FUEL PRESSURE) SEÑAL DE FLAMA (SIGNAL FLAME) EFICIENCIA (%) (EFFICIENCY)

CLAYTON DE MÉXICO S. A. DE C. V.

FORMATO DE AJUSTES FINALES PARA EQUIPOS MODULANTES

PUNTO (POINT)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

PÉRDIDAS EN LA CHIMENEA (%) (STACK LOSS) PRESIÓN DE GAS – ALTA (lb) (HIGH GAS PRESSURE) PRESIÓN DE COMBUSTIBLE – QUEMADOR (lb) (BURNER PRESSURE)

MTLC-1 (Watlow modelo SF)

MTLC-2 (Watlow modelo SF)

PRESIÓN DE VAPOR (STEAM PRESSURE)

Nombre del Técnico de Servicio: (NAME SERVICE TECHNICAL)

Nota: Anexar a este reporte las impresiones del analizador de gases (NOTE: ATTACH TO THIS REPORT PRINTS THE GAS ANALYZER)