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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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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
Flujo en quemadores con Premezcla parcial
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Flujo en quemadores con Premezcla parcial
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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MAINGAS
AIR
PILOTGAS
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Por qu necesitamos aprender?
Explosin
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p
BOOM