Melhores Práticas no 21

Número 21

Outubro 2023

MELHORES Engenharia de Produção PRÁCTICAS

TESTE DE COMBUSTÃO PROCESSO E DOCUMENTAÇÃO

TESTE DE COMBUSTÃO PROCESSO E DOCUMENTAÇÃO

Com os elevados custos energéticos atuais e a necessidade de reduzir as emissões, é necessário obter dados da caldeira a vapor em diferentes taxas de combustão durante o processo de teste de combustão. O processo de combustão na caldeira a vapor transfere a energia química em energia térmica, que por sua vez é absorvida pela água da caldeira. Para medir o processo e a eficiência da combustão, a planta deve possuir equipamentos ou contratar uma empresa externa para analisar os gases de combustão do processo de combustão. A combustão refere-se à rápida união química do oxigênio com o combustível.

VISÃO GERAL DA COMBUSTÃO

CONTRATADA DE TESTE DE COMBUSTÃO EXTERIOR

FOLHA DE DADOS DE TESTE DE COMBUSTÃO

VISÃO GERAL DA COMBUSTÃO

A combustão perfeita do combustível resultaria em:

FICHAS DE DADOS DE TESTE DE COMBUSTÃO CORRETO

• Dióxido de carbono • Nitrogênio • Vapor de água • Dióxido de enxofre

O oxigênio necessário para queimar o combustível é obtido do ar. O ar é uma mistura mecânica que contém em peso 21% de oxigênio, 78% de nitrogênio e 1% de outros gases. Apenas oxigênio é usado na combustão. O nitrogênio é um gás inerte que não tem efeito químico durante a combustão. A combinação química obtida durante a combustão resulta na liberação de energia térmica. Na realidade, o que acontece é um rearranjo dos átomos dos elementos químicos em novas combinações de moléculas. Em outras palavras, quando a temperatura do combustível (na presença de oxigênio) aumenta até o ponto de ignição, ocorre uma reação química. O combustível começa a se separar e a se juntar a quantidades específicas de oxigênio para formar uma substância completamente nova. A energia térmica é liberada no processo. A combustão perfeita é o objetivo. No entanto, isto tem sido até agora impossível de conseguir, quer numa caldeira, quer nos cilindros de um motor de combustão interna. Em teoria, é simples. Consiste em colocar cada partícula de combustível (aquecida à sua temperatura de ignição) em contato com a quantidade correta de oxigênio.

TRIÂNGULO DE FOGO

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O processo de combustão inicia-se com a aplicação de uma fonte de calor a uma mistura suficientemente rica de combustível e oxidante, produzindo uma rápida reação de oxidação do combustível, que se manifesta na forma de chama.

TABELA COM REAÇÕES BÁSICAS DE OXIDAÇÃO DE COMPONENTES DE COMBUSTÍVEL

COMBUSTION PROCESS

O que é a teoria da combustão? É o conjunto de processos físico-químicos pelos quais parte da energia interna do combustível é liberada de forma controlada. Uma parte dessa energia vai se manifestar em forma de calor e é isso que nos interessa. Sabemos que a reação de um elemento químico com o oxigênio é chamada de oxidação. A combustão nada mais é do que uma reação de oxidação, na qual normalmente será liberada uma grande quantidade de calor..

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CONTRATADA DE TESTE DE COMBUSTÃO EXTERIOR

Se uma empresa externa for utilizada para o procedimento de teste de combustão, a planta precisa garantir que a empresa e o indivíduo estejam qualificados para realizar o teste de combustão. Vários itens devem ser fornecidos pela empresa externa:

1. Documentação de seguro para atender aos requisitos da planta.

2. Procedimentos operacionais padrão (SOPs) no processo de teste de combustão

a. O POP deve ser um procedimento documentado passo a passo. Um POP típico tem de cinco a oito páginas

3. Validação e calibração do analisador de combustão e quaisquer outros instrumentos de teste utilizados para o teste de combustão

4. Uma amostra do relatório que será entregue após a conclusão do teste

5. Uma amostra da ficha técnica de teste de combustão que será usada durante o procedimento de teste de combustão

FOLHA DE DADOS DE TESTE DE COMBUSTÃO

Extremamente importante coletar todos os dados durante os testes de combustão para estabelecer os benchmarks da caldeira e compará-los com os benchmarks originais do fabricante da caldeira. Não permita que os testadores de combustão forneçam à planta apenas as impressões de um analisador de combustão. Esta é apenas uma pequena percentagem da informação necessária para gerir adequadamente o funcionamento e a energia da caldeira .

FICHAS DE DADOS DE TESTE DE COMBUSTÃO CORRETO

A ficha de teste de combustão deve mostrar elementos como a pressão do combustível no queimador, a pressão do ar na câmara ou duto de ar, as temperaturas dos gases de combustão, etc., são exemplos de elementos exigidos. Todos os dados devem ser obtidos em dez porcentagens diferentes da carga de combustão da caldeira. Quando há excesso de ar, indica a quantidade de ar presente na reação.

 = 1 para a quantidade exata de ar,  = 1.5 por 50% do valor necessário

Quando,

 < 1 A quantidade de ar é insuficiente para consumir todo o combustível.

Quando,

 > 1 A quantidade de ar é maior que a necessária para consumir todo o combustível. Teremos bastante O 2 e continuaremos a ter CO Coeficiente de excesso de ar A maioria das combustões não ocorrem nestas condições ideais (completas e estequiométricas), o principal aspecto a considerar será a possibilidade de a combustão ocorrer com excesso ou falta de ar. Para caracterizar a proporção de oxigênio, é definido o pa râmetro “coeficiente do excesso de ar ” :

n = volume de ar por unidade de ar-combustível / Potência Comburente

n = 1: Combustão Estequiométrica

n < 1: Defeito de ar, chamado de mistura rica

n > 1: excesso de ar, diz-se que a mistura é pobre

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Diagrama de Combustão

São uma ferramenta muito valiosa para o controle da combustão, pois a partir da composição dos gases e fumos é possível determinar o tipo de combustão que está ocorrendo e ter um critério técnico para ajustar o processo e torná-lo mais eficiente.

O que este diagrama busca é obter um  = 1 através da mistura ar-combustível .

A faixa laranja indicará a faixa de operação da caldeira.

Temperatura da fumaça (St) / Temperatura ambiente (At)

A temperatura ambiente é medida com o termopar ambiente, caso contrário é retirada da sonda de fumaça na fase 0.

A temperatura dos gases de combustão depende da tecnologia da caldeira.

¿O que é um analisador de gases de combustão?

Assim como os médicos utilizam equipamentos para monitorar a saúde das pessoas, os técnicos de combustão utilizam analisadores de gases de combustão para monitorar equipamentos como fornos e caldeiras.

Um analisador de gases de combustão é um equipamento robusto que monitora os gases gerados nos processos de combustão. Isso ajudará você a saber o quão eficiente é o seu processo e quantas emissões ele está gerando.

Os analisadores de gases de combustão são equipamentos capazes de medir a quantidade exata de cada um desses gases que podem ser tóxicos ao ser humano e podem se tornar explosivos em seu ambiente de trabalho.

Eles nos servem para o controle ambiental, os analisadores de gases de combustão determinam quanto combustível está sendo queimado adequadamente e nos informam qual é a eficiência da combustão, quais componentes da combustão não estão sendo queimados e também monitoram o cumprimento das normas nacionais e regionais. Ajuda-nos como indicadores na poupança de combustível, dependendo de cada processo de combustão, entre 20% e 50% do combustível pode perder-se na chaminé. Os analisadores de gases de combustão ajudam a determinar a eficiência do combustível utilizado no processoss.

Dióxido de carbono CO 2

Os analisadores de gases calculam a partir do O 2 medido e do CO 2 estequiométrico (ou máximo) específico de cada combustível, por isso gerenciam um CO 2 máximo ao ligar o analisador.

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Dióxido de carbono: CO 2

O monóxido de carbono é o produto da combustão incompleta (um indicador da qualidade da combustão) e é inversamente proporcional à quantidade de oxigênio. O excesso de ar dependerá do tipo de combustão e combustível.

Quando o equipamento é mal carburado com altas partes por milhão de carbono, pode causar a morte, dependendo das horas de exposição.

morte após 1 hora

inconsciente após 1 hora

letal após 2 horas

nível máximo de exposição

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Valores de combustão

Os valores mostrados nesta imagem variam para cada analisador de gás.

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Interpretação dos Resultados

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

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

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

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

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

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

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FECHA DE EFECTIVIDAD DEL FORMATO:10/03/2022

O 2 ............................... 8.9% CO.............................. 31ppm Performance............... 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)