10 Hogares de caldera PDF

Preview

Summary

Resumen y apunte dado en clase sobre hogares de caldera...

Description

HOGARES DEFINICIÓN: “El hogar es un recinto donde se desarrolla la combustión, es decir donde reacciona el combustible con el comburente, transformándose en calor la energía química latente del primero.” Sus dimensiones y formas deben permitir que la combustión se complete antes que los productos gaseosos alcancen la superficie de calefacción de la caldera, que se encuentra relativamente fría, para evitar, así la formación de hollín, que al depositarse sobre ella disminuye su conductividad térmica. Además, cuado hay producción de hollín el rendimiento de la combustión es menor. La elección de un hogar depende de varios factores, en especial del estado del combustible que se ha de quemar: sólido, líquido o gaseoso. Para el estudio de los hogares se los ha subdividido en: a)- Hogares para combustibles sólidos. De carga a mano – de encarrilado mecánico – de polvo de carbón. b)- Hogares para combustibles líquidos. c)- Hogares para combustibles gaseosos. Sólido: Si es sólido dependerá del tamaño de los trozos: grandes, menudos o pulverizados. Las circunstancias variarán de acuerdo con el contenido de humedad, de volátiles y de cenizas. 1)- De carga a mano: se utilizan en calderas cuya producción está comprendida entre 3500 y 4500 Kg. /h de vapor y para todo tipo de combustible sólido. (carbones fósiles ó minerales). 2)- De carga mecanizada: pueden clasificarse en dos grandes grupos; a)- Hogares alimentados por encima: de parrilla sin fin y con cargadores de proyección. b)- Hogares alimentados por debajo: de tornillo sin fin. * ¨ En los hogares de carga a mano, los trozos de carbón fresco, lanzados sobre la capa incandescente, se inflaman con rapidez de acuerdo con el proceso; secado, destilación, con combustión de las materias volátiles, formación de cocke y combustión del cocke. ¨ En cambio en los emparrillados de parrilla sin fin el fenómeno es más complejo. La inflamación de la capa de carbón se inicia por la parte superior debido al siguiente mecanismo; por la vecindad de las regiones incandescentes y por la radiación de la bóveda que calienta la capa de carbón, (la temperatura de inflamación de la “hulla”es de 400 a 500°C.)por los gases que chocan sobre el carbón fresco y por las partículas de cocke fino incandescente que se depositan sobre él. En los de polvo de carbón, para su combustión el carbón finamente dividido o pulverizado, es introducido en el hogar por medio de una corriente de aire caliente, donde se inflama debido a la temperatura reinante. Al penetrar en el hogar, donde la temperatura es elevada, se produce la destilación rápida de las materias volátiles contenidas en esas partículas y luego el cocke residual, asemejándose mucho ésta combustión por la facilidad de ignición y regulación, a la de los gases. Con la pulverización puede quemarse cualquier tipo de carbón que contenga alto o bajo porcentaje de materias volátiles y en especial aquellos carbones difíciles de quemar en los hogares comunes. Los quemadores deben suministrar aire y carbón pulverizado en la cámara de combustión para lograr: - estabilidad en la ignición – combustión completa – distribución uniforme del exceso de aire y de la temperatura a la salida de la cámara de combustión – ausencia de depósitos localizados de escoria – protección contra recalentamiento, combustiones internas y desgaste excesivos en los quemadores. Máquinas Térmicas I

Hogares

Pág.1/4

-

-

la estabilidad de la ignición se logra suministrando suficiente calor al combustible que ingresa al hogar para que evapore su humedad, destilen sus volátiles y aumente la temperatura hasta el punto de ignición. A la salida del quemador el polvo de carbón mezclado con el aire forma una nube negra. Los quemadores se clasifican en dos tipos fundamentales; los laminares o de tobera y los de turbulencia. ¨ la combustión del carbón pulverizado comprende tres fases: Calentamiento de la corriente aire-polvo y desprendimiento de las materias volátiles, combustión de éstas últimas y encendido del residuo sólido y finalmente combustión del residuo sólido. ¨

Líquido: En los hogares de petróleo analizaremos los quemadores (pulverizadores) y como se obtiene la pulverización del petróleo. Los factores de mayor influencia sobre la combustión del petróleo en un equipo industrial son; la pulverización – la vaporización – el mezclado del combustible con el aire. El tamaño de las gotas es de real importancia sobre el proceso de combustión. Uno de los procesos más efectivos para preparar un combustible, con el objeto de vaporizarlo, consiste primero en pulverizarlo. La función del quemador es pulverizar o desintegrar el líquido proyectado y dispersar las gotas resultantes. La pulverización se obtiene: a)- lanzando una fina película de líquido a través de un gas relativamente quieto, o, b)- lanzando una corriente gaseosa a elevada velocidad a través de una película de líquido que se mueve a velocidad relativamente lenta. Estas características corresponden respectivamente a los quemadores de pulverización mecánica y a los de pulverización con fluido auxiliar o pulverización con dos fluidos. En ambos se aplica una fuerza que obliga al líquido a desarrollar una película delgada. Ésta película se transforma en filamentos que luego se deshacen en gotas bajo la acción de la tensión superficial del líquido mismo. Las gotas producidas en la vecindad del pulverizador forman lo que se llama el pulverizado o neblina inicial cuya dimensión disminuye con el recorrido. Las gotas en el interior de la cámara de combustión, en cada instante constituyen el pulverizado o neblina permanente. La velocidad de vaporización depende de la superficie de contacto entre el líquido y el gas que lo rodea. - la formación de las gotas se produce a partir de una napa de líquido. El pulverizador es el que convierte el líquido en napas peliculares que luego se desintegran. De acuerdo con la fuente primaria de energía empleada para obtener la pulverización, los quemadores pueden clasificarse en los siguientes tipos: a)- quemadores a presión: sin y con retorno de combustible. b)- quemadores de dos fluidos: con vapor o con aire. Entre las ventajas en el empleo de combustibles líquidos se encuentran las siguientes: a)- a igualdad de calorías almacenadas el peso del petróleo es 30% menor que el carbón y su volumen 50% más pequeño. b)- el depósito de combustible puede instalarse lejos de la caldera, evitándose peligros de incendios. c)- se obtienen actividades de combustión superiores a los que se consigue con el carbón. d)- el almacenamiento es rápido y fácil. Máquinas Térmicas I Hogares Pág.2/4

e)- economía de personal. f)- no hay necesidad de limpiar el fuego al extraer cenizas. g)- el producto no se altera con el almacenamiento. Cuando se quema éste combustible debe mantenerse en el hogar una temperatura elevada para asegurar la combustión y evitar que se acumule petróleo sin quemar, el que puede originar explosiones. El calor que irradian las paredes del hogar, debe asegurar la vaporización parcial de las gotas de combustible. Los quemadores se instalan en el frente del hogar y el aire necesario para la combustión penetra por las ventanas que rodean a aquellos. El equipo para regular y mezclar el aire, se compone esencialmente de: Del registro, del difusor y de la garganta o tubo de refractario. La función del registro es la de regular la velocidad y dirección de la corriente de aire para que envuelva a la llama. El difusor protege a la corriente de pulverizado contra la acción del aire a elevada velocidad y estabiliza la llama. El tubo de refractario que rodea al pico del quemador, es un bloque de refractario (Si. o Al 2 O3) que forma un conducto. El refractario sirve para mantener la ignición y reducir los retrocesos de la llama hacia el quemador. La cámara de combustión debe ser lo suficiente amplia para que el combustible queme totalmente antes que la mezcla se enfríe. Se aconseja quemar 35 Kg. / h y por metro cúbico de hogar, lo que equivale a 350000 Kcal / m 3 . - Si la cantidad de petróleo quemado es excesiva, todo el calor que llega a la superficie de calefacción de la caldera, no puede pasar al agua y las chapas se recalientan con el peligro consiguiente de explosión. - Debe evitarse la localización de la llama que produce el recalentamiento de las superficies donde choca y deposito de hollín. Gaseoso: La combustión de los gases: La forma más sencilla de un quemador de gas es un tubo abierto del cual fluye el gas a ser quemado. Allí la combustión se desarrolla en la medida en que el aire entra en la masa gaseosa, es decir, en la llama. La combustión es aquí lenta e irregular y la llama es luminosa e inestable. El aspecto de la combustión cambia si se agrega al gas antes de la ignición una parte del aire requerido para la reacción, el llamado aire primario. La combustión es más rápida y más regular, la llama es menos luminosa y más estable. En la boca del quemador se forma un cono estacionario de color azulado, llamado cono de ignición, puesto que es a lo largo de esta superficie cónica donde se enciende la mezcla de gas y aire que sale del quemador iniciándose así la combustión. Esta reacción primaria siempre conduce a una mezcla de CO, H 2, CO2 y H2O. Esta mezcla que constituye el llamado gas intermedio ocupa el volumen de la llama y se quema allí en reacción secundaria ( la verdadera combustión ), con el aire que proviene del exterior, el llamado aire secundario formando finalmente CO2 y H2O. Para lograr esta combustión se utilizan quemadores, llamados “quemadores de gas”, a un sistema cuyo rol es poner en presencia el gas combustible y el aire para la combustión, y obtener así una llama estable. Entre ellos se encuentran los quemadores de alta presión alimentados con gas cuya presión esta comprendida entre 0,1 y 2 Kg. / cm2 . Máquinas Térmicas I

Hogares

Pág.3/4

El suministro de gas a estas presiones es a través de orificios relativamente grandes, permite desarrollar elevadas actividades de combustión (  ) en espacios pequeños. [ kg/m2.h] Los más comunes utilizados en calderas son: Tipo anillo – tipo difusor central - tipo turbulencia. Los dos primeros combinados ( gas – petróleo ) el otro solo gas. Los quemadores capaces de quemar gas o petróleo tienen la ventaja que de acuerdo a la disponibilidad y precio, sea conveniente cambiar de combustible. QUEMADOR: En la literatura térmica y en la práctica se suele a veces llamar quemador a un simple inyector o atomizador debido a la notable confusión existente en la terminología en este sector. -

Una tobera es un dispositivo para acelerar un fluido ya sea en estado líquido o gaseoso. Un chorro es la corriente de fluido acelerada por la tobera. Un atomizador es un dispositivo apto para desintegrar un líquido y dirigir las partículas en una dirección precisa. Un quemador es un dispositivo para mezclar el combustible con el comburente y dar lugar a la combustión. Una cámara de combustión es el espacio en el cual aquella se provoca. Una tobera puede formar parte de un atomizador, un atomizador puede formar parte de un quemador, y un quemador puede formar parte de una cámara de combustión.

Máquinas Térmicas I

Hogares

Pág.4/4...