MANTENIMIENTO GENERAL A LAS CALDERAS A CARBON CON PARRILLA VIAJERA

OBJETO

Este instructivo tiene por objeto explicar aspectos básicos de mantenimiento a las calderas que funcionan con carbón y generan el vapor de agua necesario para los diferentes procesos de la planta.

ALCANCE

Aplica a las calderas a carbón, equipos, componentes, periféricos, la operación de las calderas y la disposición de cenizas y hollín.

DEFINICIONES

ARCO DE IGNICIÓN EXTERNO: Dispositivo de la caldera donde se inicia la combustión.

ARCO REFRACTARIO INTERNO: Dispositivo de la caldera que protege el cenicero en la parte delantera de la caldera. ARCO REFRACTARIO Y MURO CORTA LLAMAS TRASERO: Dispositivos de la caldera que retienen la ceniza y/o material particulado ayudando a no sobrecargar el ciclón y evitando taponamientos prematuros de los pirotubos de circulación de gases.

CALDERA: Equipo a presión diseñado para la generación de vapor en procesos específicos, los cuales requieren de tipos diferentes de calderas acordes con su aplicación.

CALDERA PIROTUBULAR: En este tipo de calderas el gas caliente de la combustión circula a través del interior de los tubos sumergidos en el agua.

CALORÍA: Calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado.

CARBÓN MINERAL: Combustible sólido que se extrae de las minas.

CENIZA: Es el residuo sólido que queda después de la combustión completa del carbón. La ceniza así obtenida está formada principalmente por óxidos, carbonatos, arenas, sílice y sulfatos de tipo inorgánico.

CICLONES: Equipos que reducen la velocidad de los gases de combustión permitiendo que el material particulado se precipite y no llegue a la atmósfera.

COMBUSTIÓN: Es la liberación de calor por reacción exotérmica mediante la reacción del carbón y el oxígeno.

DAMPER: Compuerta que limita la entrada y/o salida del aire para la combustión o gases de combustión.

GUILLOTINA: Compuerta que regula la altura de la capa del carbón en la parrilla viajera.

HOGAR DE COMBUSTIÓN: Está constituido por la cámara de combustión donde se libera el calor al reaccionar el carbón con el oxígeno.

HOLLÍN: Es el material particulado que se atrapa o retiene en los ciclones.

MATERIAL VOLÁTIL: Es la porción que se separa como gas cuando el carbón es calentado. Está compuesto por hidrocarburos y otros gases resultantes de la descomposición y destilación.

PARRILLA VIAJERA: Banda que transporta el carbón dentro de la caldera. Sobre ella se efectúa la combustión.

TIRO FORZADO: Ventilador que toma el aire de la atmósfera y lo descarga en el hogar a través de los eslabones.

TIRO INDUCIDO: Ventilador que toma los gases del hogar y los descarga en la atmósfera.

MANTENIMIENTOEs la acción de mantener mediante la aplicación de diferentes disciplinas : mecánica , eléctrica, electrónica, instrumentación, química y otras para que un equipo se conserve en su estado original de funcionamiento.

INSTRUCTIVO

Con el fin de garantizar un buen funcionamiento, con una producción permanente de vapor a una presión constante, tal como lo requieren las demandas de los procesos dentro de la planta, se deben establecer rutinas de mantenimiento con frecuencias definidas a las cuales se les de estricto cumplimiento a fin de evitar eventos de falla y deterioro en la caldera y/o en sus periféricos.

CONDICIONES PARA EL MANTENIMIENTO

Se requiere para ello contar con registros y soportes tales como:Fecha y registros del último mantenimiento.Registros de mantenimientos predictivos.Registros de análisis del agua.Registros de eventos de fallas.Registros de listas de verificación rutinarias.Inspección visual.Registros fotográficos antes de iniciar el mantenimiento.

Se da inicio al mantenimiento a partir del momento en el que se establecen las condiciones para:

Tiempo requerido para despresurizar la caldera.Tiempo requerido para enfriar la caldera.Requerimientos de servicios auxiliares como: energía, agua, aire.Lugar de disposición de los residuos sólidos y aguas residuales de la caldera.Listado de materiales y / o repuestos.Normas y procedimientos de seguridad.

El mantenimiento se inicia dejando el registro del estado en que se encuentra la caldera utilizando para ello la planilla “INSPECCIÓN DE CALDERA PARA MANTENIMIENTO “. ( VER ANEXO No )

Se toman también registros fotográficos que puedan evidenciar los puntos que más requieren de una atención especial o que muestran fallas evidentes.

MANTENIMIENTO AL LADO DE FUEGO

QUEMADOR DE CARBONQUEMADOR DE CARBON PARRILLA VIAJ ERAPARRILLA VIAJ ERA

ARCO DE IGNICIÓN

VENTILADOR DETIRO FORZADO

TOLVA DE ALIMENTACIÓNSISTEMA DETRANSMISIÓN

SOPORTE DE PARRILLA

BANDA ESLABONADA

HOGAR DE COMBUSTION

Es la parte de la caldera donde se presenta la llama producto de la reacción exotérmica entre el carbono mas el oxigeno, de la combustión se generan residuos que quedan como escorias y cenizas depositadas y/o adheridas al metal del tubo de fuego, en los sellos laterales, en los arcos de ignición externo e interno, en los ceniceros, ladrillos del muro y el arco rompe llamas internos, por lo que se hace necesario fijar las rutinas o frecuencias de limpieza o mantenimiento y de esta forma evitar el deterioro prematuro de partes internas en el hogar de la caldera y fallas graves que generan tiempos de paro mayores con perdidas en la producción.

Durante el mantenimiento se deben limpiar y verificar el estado en que se encuentran:

Tolva de alimentación de carbón. Flauta para vapor. Compuertas de la tolva de carbón.

Tanto la tolva como las compuertas de alimentación de carbón en la parte delantera de la caldera se inspeccionan para verificar que no presentan fallas tales como laminas quemadas o torcidas y deterioro en la flauta, lo cual suele suceder cuando la llama que hay debajo del arco externo se devuelve indicando que el hogar de combustión ha trabajado con presión positiva y se debe corregir.

Dispositivos para fijar e indicar la altura de la capa de carbón. Guillotina que fija la altura de la capa de carbón.

La guillotina o compuerta que fija la altura de la capa de carbón a la cual la caldera va trabajar de acuerdo con las demandas de vapor se debe inspeccionar verificando: que el refractario este completo, sin grietas o que presenta inicios de desprendimientos, verificar que las laminas y platina inferior estén en buen estado, esto es sin deformaciones ni quemadas.

Verificar el buen estado de los elementos con los cuales se fija la altura de la capa de carbón como es el dial indicador de la altura, el elemento que envía señal eléctrica mostrando la altura en el

tablero de control, el tornillo sin fin de transmisión de movimiento, el cable y elementos para sujetar la guillotina, verificar que se desplace libremente y nivelada.

Verificar que la lectura de altura indicada en el dial corresponde con la altura real medida con el metro entre la superficie de la parrilla y la parte inferior de la guillotina, estas lecturas también deben coincidir con la lectura que se observa en la pantalla del panel de operador en las calderas con control por PLC

Arco refractario externo. Arco refractario interno.

El conjunto arcos refractarios externo e interno conforman la zona de ignición de la caldera donde se da inicio a la combustión ya que es aquí bajo estos arcos donde se prende el material volátil.

Estos arcos se fabrican en cemento refractario y/o ladrillos refractarios, están sometidos a alta temperatura y a la acción del material particulado que se adhiere en su superficie formando escorias vitrificadas causando desprendimientos del cemento y deteriorándolo.La vida útil de los arcos depende tanto de estas escorias como de la operación de la combustión de la caldera, el ciclo de trabajo de la caldera, se ha observado que en calderas que prenden y apagan frecuentemente cada ocho ( 8 ) días la vida útil puede ser menor a causa de el enfriamiento y calentamientos acelerados que hacen que se agriete o fracture rápidamente, en el caso del arco interno la vida útil alcanza a ser de un año.

Es practica común en empresas cambiar el arco refractario interno cada año, durante el mantenimiento general de frecuencia anual y asi garantizar que no tendrán que parar por falla en el arco permitiendo continuidad en el suministro de vapor.

La forma que se emplee para hacer la limpieza de los arcos incide también en su vida útil ya que si no se utiliza la herramienta apropiada, se le dan golpes de martillo o utilizan cinceles para desprender películas delgadas de escorias vitrificadas sobre la superficie, realmente se está es deteriorando los refractarios

Piezas de carbofrax de los sellos laterales izquierdos. Piezas de carbofrax de los sellos laterales derechos. Concrax y asbestos entre piezas de carbofrax y cuerpo del hogar.

Los sellos laterales de la parrilla tienen como objetivo proteger la estructura de la parrilla y los eslabones laterales de la misma.Durante las rutinas de inspección y mantenimiento se debe observar que las piezas de carbofrax no estén desgastadas, no se hayan desprendido de los ganchos y las platinas que las sujetan, no se haya perdido el cemento refractario que hace el sello entre la pieza de carbofrax y el tubo de combustión.

Las piezas de carbofrax que no están en buen estado deben ser reemplazadas, al hacer el reemplazo se debe procurar que todas las piezas hayan quedado niveladas, protegiendo el eslabón lateral, a las distancias requeridas de la banda y estructura de la parrilla.

Las piezas de carbofrax que mas rápido fallan son las que se ubican a continuación del arco refractario interno o las que se encuentran justo debajo del arco refractario interno, una causa común de esta falla tan prematura es la forma como se opera la combustión de la caldera cuando se deja cerrada la compuerta delantera para el aire en el interior de la parrilla en la caldera.

El mantenimiento a efectuar a estos sellos es la limpieza con frecuencias a definir dependiendo de la altura de capa de carbón, las demandas de vapor, la calidad del carbón. Esta limpieza debe hacerse con cuidado para evitar romper por golpes las piezas, cambiar el cemento para mejorar los sellos laterales.

Durante tiempos de paros cortos se le hacen limpiezas a los carbofrax desde el exterior de la caldera cuando no se puede ingresar en ella por estar caliente y se requiera retirar escorias del Cuerpo del hogar de combustión.

Muro rompe llamas interno en ladrillo. Arco rompe llamas interno en ladrillo. Chutes de escorias.

QUEMADOR O PARRILLA VIAJERA

La parrilla viajera o quemador de la caldera no debe presentar bombas, si esto ocurre se debe a que no esta bien tensionada, internamente tiene elementos extraños o se ha presentado una falla por rotura de eslabones y se debe proceder a corregir cualquiera de estos eventos.

La parrilla viajera no debe estar recostada o desalineada en todo su recorrido, si se esta presentando esta situación es porque esta descentrada y esto ocurre cuando no se ha tensionado correctamente y debe procederse a corregir.

No se permiten altas temperaturas en la parrilla.

La parrilla se tensiona siempre en frío, por ningún motivo se puede tensionar en caliente, esto es, durante la combustión. ( Ver ANEXO No-- PROCEDIMIENTO PARA TENSIONAR LA PARRILLA )

Con la parrilla en funcionamiento verificar e identificar si se requiere, el estado en que se encuentran:

Eslabones motrices. Eslabones laterales izquierdos. Eslabones laterales derechos. Eslabones comunes.

Los eslabones no deben presentar grietas ni estar rotos, identificar si se encuentran quemados o fundidos producto de altas temperaturas, falta de aire para su refrigeración o la parrilla cuando la caldera se encuentra prendida permanece periodos de tiempo muy largos detenida, lo cual suele suceder cuando hay bajos consumos de vapor y la caldera entra en ciclos de modulación muy frecuentes.

Pines. Arandelas. Ejes.

Frecuentemente, esto es, diario y por turno se deben inspeccionar los extremos laterales de la parrilla para verificar que los pines y arandelas estén completos, no estén quemados, no estén deteriorados, los extremos de los ejes estén en buen estado no se hayan quemado y la perforación para el pin se encuentre en buen estado

Rodillo externo. Rodillo interno.

El rodillo externo es el eje conductor del quemador de la caldera y sobre este se encuentran los esprokets o piñones en los que encajan los eslabones motrices los cuales tienen como función mover hacia delante la parte superior de la parrilla y a la vez retornarla por la parte inferior.

El rodillo interno es el eje al final del quemador donde la parrilla retorna nuevamente, este no posee esprokets pero si bujes sobre los cuales gira la camisa con el movimiento de avance y retorno de la parrilla sobre el mismo.

En el rodillo externo se pueden presentar fallas por deterioro de los dientes en los esproket debido a la presencia de elementos extraños o partes de eslabones rotos que se acomodan en ellos.

En el rodillo interno se puede presentar desgaste en la camisa y esta no gira debido a que los bujes se atranquen o deterioren.

Ambos elementos deben ser inspeccionados estableciendo rutinas ya sea abriendo una ventana a lo ancho de la banda eslabonada en la parte delantera para el rodillo delantero y para el rodillo interno ingresando al hogar de combustión y observando cuando la parrilla esta en movimiento que el eje si este girando.

ESPEJO TRASERO DEL SEGUNDO PASO

Para inspeccionar y hacer mantenimiento a este espejo se requiere ingresar por la tapa de inspección o manhole trasero de la caldera ubicado en la camisa húmeda, la cual se debe inspeccionar para asegurar que su refractario se encuentra en buen estado y en caso contrario hacer el mantenimiento de reemplazo de este refractario nuevo en su totalidad.

Se requiere hacer limpieza rutinaria al espejo trasero retirando con cepillo las incrustaciones que se encuentren adheridas a el y a las bocas de los tubos que se encuentren taponados.

En la camisa húmeda se deben identificar posibles fallas en las boquillas deshollinadoras o sopladores de hollín de los pirotubos del segundo paso, verificar que no existen manchas sobre la lamina de la camisa húmeda y en caso de que se encuentren, son un indicador de que se tiene paso en la válvula de vapor correspondiente y se debe proceder a hacer mantenimiento de reparación o cambio ya sea de boquillas o de válvulas.

Se debe hacer limpieza a las láminas del espejo y al cenicero en la parte trasera, las escorias, hollín y arenas que se recogen se pueden retirar ya sea por la tapa de inspección trasera o por el chut de escorias donde descarga la parrilla.

MUROS CORTA FUEGOS

El muro cortafuegos construido en ladrillo refractario tiene como finalidad evitar que la llama se gire por la parte inferior de la parrilla y esta cause daños en la estructura o soporte de la banda eslabonada.

A este muro se le debe hacer limpieza con cuidado utilizando la herramienta apropiada ya sean cepillos de alambre, espátula o palustre, no se recomienda el uso de cincel con martillo para evitar romper los ladrillos refractario o despegarlos.

Si se detecta que al muro le faltan piezas o tiene elementos rotos se debe proceder a hacer la reparación programando un paro.

Si el muro se encuentra flojo o se balancea o esta caído la recomendación es reconstruirlo nuevamente.

ARCO ROMPELLAMAS INTERNO

Este muro construido en ladrillo refractario y con forma de arco tiene por objeto evitar que partículas finas de carbón continúen viajando encendidas a dar el giro hacia los tubos del segundo paso, igualmente su función es retener todo el material particulado posible que viaja en la corriente de gases y choca contra el arco haciendo que pierda velocidad y precipite al cenicero.

REFRACTARIOSREFRACTARIOS

Sellos laterales en carburo de silicio para evitar el calentamiento lateral de la parrilla

Sellos laterales en carburo de silicio para evitar el calentamiento lateral de la parrilla

Rompellamas para evitar retorno de la llama por debajo

de la parrilla

Rompellamas para evitar retorno de la llama por debajo

de la parrilla

Refractario posterior para retener partículas de carbón en ignición

Refractario posterior para retener partículas de carbón en ignición

Requiere de un mantenimiento de limpieza similar al muro cortafuegos.

CHUT DE ESCORIAS

Terminadas de hacer las limpiezas en toda la zonas del hogar de combustión se continua retirando las escorias del chut y se le hace la limpieza, identificar que no se tengan elementos deteriorados en la compuerta como son la tornillería, deformaciones por alta temperatura o que no este roto, si se detectan anomalías se deben corregir o reparar para evitar fallas mayores.

DESHOLLINADO DE LOS PIROTUBOS

Se tienen varias alternativas para hacer el deshollinado en el interior de los pirotubos, normalmente el hollín del carbón no se incrusta o se adhiere a las paredes interiores del tubo (salvo que se tenga humedad) lo cual permite que la limpieza pueda hacerse con: Cepillo de alambre acerado o escobillón, requiere de guaya.Vapor si se dispone de otra caldera en la planta, requiere de manguera para vapor.Aire de 100 psi, requiere de manguera para aire.Hidrolavadora

La práctica más usada es con aire haciéndolo en el siguiente orden:

1- Las puertas de la caldera adelante y atrás se dejan cerradas.2- Prenda el ventilador de tiro inducido para que arrastre el hollín al ciclón.3- Se ingresa a la camisa húmeda por el registro trasero con la manguera para aire.4- Sople uno a uno los pirotubos del segundo paso en el espejo trasero desplazando la

manguera de extremo a extremo, al finalizar se debe cepillar todo el espejo hasta dejarlo limpio.

5- Abrir las tapas delanteras de la caldera, limpiar las cajas de humo, bajar los deshollinadores, hacerles limpieza y cambio de empaques, luego iniciar a deshollinar con la manguera uno a uno los pirotubos de tercer paso, limpie con cepillo el espejo delantero al terminar apague el ventilador de tiro inducido.

6- Abrir las compuertas traseras del tercer paso y limpiar el espejo y ceniceros de atrás.

7- Al terminar de hacer la limpieza con aire se puede hacer la limpieza con escobillones de acuerdo con el diámetro de tubería

8- Instale de nuevo los sopladores de hollín con sus empaques.9- Antes de cerrar las puertas inspeccione que los refractarios de estas estén en buen estado.10- Cambie los empaques de las puertas delanteras y traseras antes de volver a cerrarlas.11- Disponga de todos los residuos sólidos en el sitio asignado para ello y clasificados por el

tipo de material. 12- Cierre las puertas en forma que no se tengan salida de gases durante el trabajo.

MANTENIMIENTO AL LADO DEL AGUA

HIDROLAVADOLos pasos a seguir en el hidrolavado de la caldera son los siguientes.

1. Enfriar la caldera.2. Abrir la válvula de venteo en la parte superior de la caldera.3. Evacuar el agua de la caldera abriendo las válvulas de purga de fondo, tenga presente

que si hay tanque de purgas se debe abrir la válvula de by pass de este tanque para que la caldera no quede inundada con agua y no olvidar cerrarla al terminar.

4. Retire la tapa de manhole superior, utilice para esta operación las herramientas apropiadas como Manila y llaves.

5. Retire todas las tapas de handholes laterales y de fondo.6. Ingrese por el mandhole superior y tome los registros fotográficos de los tubos, espejos,

las huellas del nivel del agua, riostras, el electrodo de extrabajo nivel de agua el cual no debe tocar hasta tanto no este desenergizado.

7. Se deben diagnosticar los estados de incrustación, corrosión, oxidación, lodos, coloración de la tubería y solicitar la asistencia del asesor en el tratamiento del agua de la caldera para que tome muestras de lodos, incrustaciones, agua y presente informe del estado en que se encuentra la caldera.

8. Hidrolavar con maquina de chorro de agua a alta presión los espejos, el cuerpo de la caldera, los pirotubos hasta donde se tiene acceso con la hidrolavadora.

9. Limpiar muy bien el electrodo de extrabajo nivel de agua y verifique que si queda firmemente asegurado a la loza o bujía para que no se caiga durante la operación.

10. Hidrolavar por los handholes laterales e inferiores todos los lugares de acceso si se encuentran los tubos con incrustación que no se desprende con la maquina hidrolavadora se debe raspar con una cuchilla la incrustación para determinar de que espesor es la incrustación y dejar registro fotográfico.

11. Hidrolavar el fondo de la caldera y recoger muestras de lodos y/o incrustaciones para entregar al asesor en el tratamiento del agua.

12. Tapar nuevamente la caldera para lo cual se deben limpiar todas las superficies antes de de montar as tapas de manhole y de handholes con empaquetaduras nuevas.

13. Hidrolavar las tuberías y tapones en cruz del control de nivel de Mc Donnell M.14. Hidrolavar la cámara del flotador del control de nivel Mc Donnel M.15. Cambiar el empaque del bloque de contactos del Mc Donnel M.16. Cambiar el vidrio nivel y sus respectivos empaques.17. Lavar el envase del control de nivel diferencial por electrodos Warrick.18. Limpiar los electrodos del control de nivel diferencial y verificar que queden bien

asegurados19. Limpiar el envase del control de nivel análogo y las tuberías de las dos columnas de agua

se deben drenar y limpiar circulando agua.Cuando se hace mantenimiento a este control de nivel análogo se debe tener especial cuidado de que las columnas de agua queden inundadas, de lo contrario se presentaran fallas en este control. ( VER ANEXO INSTRUCTIVO DE MANTENIMIENTO AL TRANSMISOR DE NIVEL ANALOGO )

PRUEBA HIDROSTATICA

Al terminar de hacer el hidrolavado se debe hacer la prueba hidrostática para verificar que toda la empaquetadura quedo haciendo buen sello en las tapas de handholes, manholes y que no se tendrán pases de agua o vapor por las válvulas de la caldera.

La presión a la cual se hace la prueba es a la presión de trabajo de la caldera. La presión de prueba se alcanza haciéndola por incrementos de 20 o 25 psi hasta llegar a

la presión de trabajo. Durante la prueba debe permanecer una persona calificada siempre en el arrancador de la

bomba para prenderla y apagarla, otra persona debe verificar las lecturas de presión en el manómetro.

El manómetro debe ser verificado previamente de que si muestre lecturas correctas, se recomienda utilizar un manómetro calibrado, con certificado y que permita hacer trazabilidad.

Durante la prueba y cada vez que se hace un incremento en la presión de debe verificar que no se caiga la presión en el manómetro de prueba, si la presión cae se debe identificar el punto donde se presenta el escape de agua y corregirlo.