PODER CALORIFICO Y TIPOS DE QUEMADOR

PODER CALORIFICO Y TIPOS DE QUEMADOR MAQUINAS TERMICAS I

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAE.AP. INGENIERIA MECANICAMAQUINAS TERMICA IINFORME: PODERES CALORIFICOS DE COMBUSTIBLES TIPOS DE QUEMADORES INDUSTRIALES

PROFESOR: Prof. CARLOS MONTAEZ MONTENEGRO.INTEGRANTES: MORENO PEREA, Einstein.

NUEVO CHIMBOTE

I. PODERES CALORIFICOS DE COMBUSTIBLES

PODER CALORIFICO SUPERIOR: El poder calorfico se denomina superior (PCS) cuando el agua resultante de la combustin del hidrgeno y de los hidrocarburos (eventualmente tambin de la humedad contenida en el combustible) se supone en estado lquido en los productos de combustin. PODER CALORIFICO INFERIOR: El poder calorfico se denomina inferior (PCI) cuando el agua se supone en estado de vapor en los productos de combustin.As pues, la diferencia que existe entre ambos poderes calorficos estriba en el calor latente de vaporizacin del agua.

Materias voltiles: Son productos gaseosos, con exclusin de los vapores de humedad, obtenidos bajo las condiciones de pruebas estandarizadas (ASTM D3175).El contenido en voltiles se determina calentando la muestra seca sin aire, a 955C en horno elctrico de mufla durante 7 minutos. La prdida de peso se obtiene despus de enfriada la muestra y el porcentaje en voltiles se calcula teniendo en cuenta la humedad original del carbnEl contenido en voltiles determina la longitud de la llama al quemar carbn pulverizado. Por ejemplo, si se quema carbn de hulla en un horno de cemento interesa que el contenido de materias voltiles se site alrededor del 18-22%, al objeto de tener la longitud de llama necesaria para que se alcance toda la zona de clinkerizacin. En principio, se podra esperar un aumento del poder calorfico con un incremento en el contenido en voltiles. Esto sucede hasta un contenido en voltiles de 20% aproximadamente. Para contenidos ms elevados el poder calorfico decrece, debido a que una parte de las materias voltiles estn formada por combinaciones de oxgeno y nitrgeno no combustible.

Carbono fijo: Es el residuo slido distinto de la ceniza, que resulta de las pruebas acerca de la materia voltil; su valor se calcula restando del 100%, la humedad, la materia voltil y la ceniza (ASTM D3172).

1. GAS NATURAL SECO:

Combustible Poder calorfico (Kcal/m3) Gas natural seco 9,032

2. CARBON:

Combustible % de combustible Poder calorfico (cal/gr)Carbn Antracita 93.50 >8000Bituminoso (hulla) 84.24 7000/8000

3. PETROLEO:

Combustible Poder calorfico (BTU/gal) Bunker 6 150430 Bunker 5 147370 Residual 500 151700

II. TIPOS DE QUEMADORES INDUSTRIALES

A. QUEMADORES PARA COMBUSTIBLES LQUIDOS:La primera tarea que debe cumplir un quemador para lquidos es la de poner el combustible en fase gaseosa o pulverizarlo en gotas de dimetro menor que una micra para que se mezcle ntimamente con el aire.

La forma de conseguirlo sirve para clasificar bsicamente los quemadores para lquidos:a) Quemadores de vaporizacin o gasificacin (viscosidad inferior a 1,5E a 10 C)b) Quemadores de emulsin (viscosidad hasta 45E a 50 C)c) Quemadores de pulverizacind) Por fluido auxiliar. (Viscosidad entre 3,5E y 5E a 50 C)*e) Mecnica centrfuga. (Viscosidad entre 5E y 10E a 50 C)f) Mecnica por presin directa. (Viscosidad entre 1,5E y 3E a 50 C)g) Pulverizacin neumticaa) QUEMADORES DE VAPORIZACIN O GASIFICACINEl elemento principal de todos los quemadores por vaporizacin es una cazoleta o cubeta formada por: Taza o crisol Difusor de aire

Se distinguen entre quemadores de vaporizacin con: Tiro natural Ventilador

Campo de aplicacin: Combustibles con una viscosidad inferior a 1,5 E a 10C Slo alcanza hasta potencias de 35 kW Bajo rendimiento Elevada opacidad

b) QUEMADORES DE EMULSINSe emplean para reducir los efectos contaminantes de los combustibles pesados.Consisten en producir una emulsin del combustible lquido con el agua, al comenzar la combustin una gota de emulsin, se produce la rpida evaporacin de la fraccin de agua contenida en ella, provocando el fraccionamiento de la gota en infinidad de partculas.

El inters de este tipo de quemador es: Trabaja con exceso de aire reducido. Reduce las emisiones de xidos de nitrgeno. Reduccin del SO3 en SO2. Reduce los no quemados slidos. El principal inconveniente es el consumo suplementario de calor.Quemador de emulsin a baja presin

1. Alimentacin de combustible.2. Filtro de combustible.3. Bomba de combustible.4. Retorno de combustible.5. Vlvula de regulacin de presin6. Bomba dosificadora.7. Filtro de aire.8. Compresor de aire primario donde se realiza la pre-mezcla aire-combustible.9. Ventilador de aire secundario.10. Transformador de encendido.11. Conducto de alimentacin de la pre-mezcla incorporada a la bomba. aire-combustible.12. Electrodos de encendido.13. Boquilla pulverizadora.

c) QUEMADORES DE PULVERIZACIN POR FLUIDO AUXILIARLa energa que se precisa para atomizar el combustible la aporta el fluido auxiliar: Aire o neumtica (Viscosidad del combustible 3 - 5 E a 50 C) Baja presin (0,1 a 0,5 atm) Media presin (0,1 a 1,5 atm) Alta presin (0,5 a 7 atm) Vapor de agua (Viscosidad del combustible 5 - 8 E a 50C)

Quemador de pulverizacin neumtica a baja presin de mezcla

1. Alimentacin de combustible.2. Filtro de combustible.3. Bomba de combustible.4. Bypass de retorno de combustible5. Vlvula de regulacin de presin, Primario. Incorporada a la bomba de combustible.6. Bomba dosificadora de combustible7. Filtro de aire.8. Compresor de aire primario.9. Ventilador de aire secundario.10. Transformador de encendido.11. Conducto de inyeccin de aire12. Caa de combustible.13. Electrodos de encendido.14. Boquilla pulverizadora.

d) QUEMADOR DE PULVERIZACIN MECNICA CENTRFUGO O DE COPA ROTATIVAEl combustible se impulsa a travs de un eje hueco a una pieza troncocnica, llamada copa. Que gira a gran velocidad (3.000 a 4.000 r.p.m., normalmente), al alcanzar el extremo de la copa, tiende a disgregarse en diminutas partculas.

e) QUEMADORES DE PULVERIZACIN MECNICA POR PRESIN DIRECTASon los quemadores que casi en exclusiva se emplean hoy en las instalaciones de climatizacin.Elementos que constituyen los quemadores de pulverizacin mecnica por presin

Bomba y circuito de combustible1 Alimentacin de combustible2 Filtro3 Bomba4 Retorno5 Regulador de presin11 Boquilla de pulverizacinVentilador y circuito de aire6 Ventilador9 Distribucin de aire Cabeza de combustin10 Cabeza de combustin Circuito de encendido7 Transformador8 Electrodos de encendido Elementos de seguridad, control y mando

B. QUEMADORES PARA COMBUSTIBLE DE GASESDebido a la limpieza de los gases y a que el combustible ya est atomizado antes de entrar al quemador, el proceso de combustin no requiere una gran preparacin previa.

Existen un gran nmero de tipos de quemadores para gases. Existen quemadores especficos de aplicaciones industriales y domsticas (calderas murales) De todos los combustibles es el que se quema con menor exceso de aire, lo que permite obtener mayores rendimientos Por ser el combustible que ms hidrgeno contiene por tomo de carbono y estar exento de otro tipo de impurezas, es el que menos contaminacin atmosfrica produce.

CLASIFICACIN DE LOS QUEMADORES DE GASExisten muchas formas de clasificar los quemadores de gas por ello, la Comisin de Utilizacin de la I.G.U. (International Gas Unin) ha establecido una clasificacin numrica que caracteriza sus diferentes variables, independiente de que un mismo tipo de quemador pueda recibir de cada constructor una denominacin diferente.En esta clasificacin, cada quemador queda designado por un grupo de 6 cifras, de las que cada cifra puede tener diversas variantes:

1 Cifra: Modo de formacin de la mezcla aire-gas (7 variantes).2 Cifra: Categoras de presin de alimentacin en aire y en gas (7 variantes).3 Cifra: Derrame de aire-gas en los orificios de salida (6 variantes).4 Cifra: Manera de estabilizar la llama (4 variantes).5 Cifra: Localizacin de la combustin (7 variantes).6 Cifra: Precalentamiento o no del aire de combustin (3 variantes).

C. QUEMADORES PARA COMBUSTIBLES SLIDOSEl carbn es una gran fuente de energa mundial y lo ms probable es que continuar as por muchos aos. El mayor problema de la combustin del carbn son las emisiones de gases peligrosos a la atmsfera: azufre y cenizas.La calidad del carbn es una consideracin importante a la hora de su combustin, debido a la amplia variedad de carbones que existen.Cualquier carbn se puede quemar con xito, slo hay que seleccionar la tecnologa adecuada.Cualquier quemador de carbn debe dar respuesta a los siguientes requerimientos:1) Tamao del carbn.2) Regulacin de la potencia demandada.3) Eficiencia trmica, aun cuando se queme con exceso de aire.4) Personal reducido.5) Posibilidad de quemar carbn en combinacin con combustibles lquidos y gaseosos (biomasa). (Co-combustin).

CARBN PULVERIZADOLos equipos de pulverizacin del carbn se basan en:a) Impactob) Frotacinc) Compresind) Combinacin de los anteriores

LECHO FLUIDIFICADOEste tipo de combustin presenta la ventaja del control de las emisiones de NOx y SO2 a la atmsfera.Se introduce con el combustible un material inerte como arena, slice y almina, as como absorbente como caliza en un lecho agitado.El lecho se mantiene en suspensin por medio de la accin del aire primario de combustin que se introduce por debajo.

COMBUSTIN DE LA BIOMASA Segn el tratamiento previo: Tochos. Briquetas Astillas Polvo

GASIFICACINRepresenta el futuro de la utilizacin del carbn, existen plantas de demostracin.Se utilizan en un ciclo combinado para producir energa elctrica.

D. QUEMADORES MIXTOSLos quemadores mixtos son aquellos que pueden quemar de forma simultnea o alternativa dos combustibles, slido/lquido, slido/gas y lquido/gas.Normalmente este tipo de quemadores se emplea en industrias o instalaciones de climatizacin de gran potencia.

La finalidad de usar dos combustibles pueden ser tcnicas o/y econmica:

a) Utilizar un combustible para quemar otro combustible que presente algn problema para su combustin

b) Alternar el consumo en funcin del precio de mercado (Tarifa de interrumpibilidad)

Los quemadores mixtos deben permitir: Regular la forma y la longitud de la llama Situar la llama respecto al hogar o al producto Regular la potencia de combustin y su rendimiento Limitar la utilizacin de aire primario Efectuar reparaciones en un circuito de alimentacin funcionando con otro combustible Poder quemar productos de baja calidad con apoyo de un combustible

Estn constituidos por:Un circuito central para el quemador de lquido o gas.Dos circuitos de aire primario de alta velocidad: Por el interior el aire circula por una roseta que le imprime un movimiento de rotacin y fija la llama. Por el exterior el aire circula por un espacio anular que imprime velocidad axial y cierra la llama.Un circuito de inyeccin de carbn a baja velocidad, dispuesto entre los dos circuitos de aire.

QUEMADORES SLIDO/GAS

QUEMADORES LQUIDO/GAS (combustin simultnea)

Quemador mixto fuelleo-gas condistribuidor anularQuemador mixto fuelleo-gas condistribucin de gas con canal central

QUEMADORES LQUIDO/GAS (combustin alternativa)

MAQUINAS TERMICAS I16