CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica EFICIENCIA TÉRMICA DEL GENERADOR DE VAPOR 7 - 1/41 CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica EFICIENCIA TÉRMICA DEL GENERADOR DE VAPOR. Contenido. 1. Introducción. 2. Simbología. 3. Descripción del proceso. 4. Objetivo y alcance del procedimiento. 7 - 2/41 CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 1. Introducción. La operación de una generador de vapor como la de cualquier otro tipo de equipo de potencia, se debe mantener dentro de límites económicos razonables. Para esto, es necesario verificar en forma periódica que el régimen térmico de la unidad se encuentra dentro de los valores especificados de diseño. La energía total de entrada a la unidad (Energía del combustible) convierte en energía útil de salida y energía no aprovechable (rechazada o pérdida). El cálculo del régimen térmico de la planta de potencia requiere del conocimiento de dos de estos tres parámetros relacionados a través de la eficiencia térmica del generador de calor. La eficiencia térmica de una generador de calor, definida como la relación de calor de salida sobre el calor de entrada a la unidad, es un factor de gran importancia tanto durante la etapa diseño de la misma, ya que influye en forma directa en la evaluación económica para la selección de los equipos auxiliares y sistemas de recuperación de calor de la Unidad (economizador, precalentador de aire o ambos). Como posteriormente durante la etapa de operación, la eficiencia térmica del generador, es el factor económico de mayor impacto, debido a que representa la parte de energía útil de la liberada del combustible quemado. Es decir, es una medida indirecta del consumo de combustible y por lo tanto del costo de operación de la unidad de generación. En el proceso de generación de energía eléctrica a partir de la energía calorífica del vapor de agua, la operación eficiente del generador de calor ayuda a mantener los costos de operación de la unidad en el valor más bajo posible. Por lo anterior, determinar la eficiencia térmica del generador en forma periódica y compararla con el valor garantizado por diseño, es un medio para saber si la operación del generador se mantiene en el punto óptimo económico. Por otro lado, del análisis de los resultados que se obtienen durante las mediciones y el cálculo de la eficiencia, en ocasiones, es posible detectar algunos problemas que suelen presentarse en el generador de vapor como puede ser, mala combustión, baja recuperación de calor, fugas de aire excesivas, etc., y en su caso, tomar medidas preventivas o correctivas para lograr que la eficiencia térmica se mantenga en el valor más alto posible. Para el cálculo de la eficiencia térmica de generadores de vapor, la Asociación Americana de Ingenieros Mecánicos (A.S.M.E.) ha editado el código PTC-4.1 con los lineamientos necesarios para aplicar dos métodos alternos de obtención de la eficiencia, los cuales son: 7 - 3/41 CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica a) MÉTODO DE ENTRADAS Y SALIDAS b) MÉTODO DE PÉRDIDAS DE CALOR El método de entradas y salidas, para obtener resultados confiables, necesita que los flujos de agua de alimentación, vapor y combustible, se midan con precisión. Estos parámetros en la actualidad, debido al tamaño de las unidades y la consiguiente cantidad de flujo asociada a ellos, tienen altos grados de dificultad para ser medidos con exactitud. Por lo tanto, los resultados que se obtienen con la instrumentación convencional, que se utiliza en las plantas, no son confiables para una medición de tal importancia. Para obtener mediciones con el grado de exactitud requerido, es necesario invertir en instrumentación de calidad diferente a la convencional y contar con mayor disponibilidad del personal de operación para estas mediciones. Por otro lado, el método de pérdidas de calor para el cálculo de la eficiencia, además de menos costoso, es de mayor sencillez en su aplicación y tiene algunas otras ventajas significativas, por ejemplo: Proporciona más información sobre el estado de operación de la unidad, al comparar los valores individuales de las pérdidas con los valores esperados. Con respecto a la exactitud de los resultados, las pérdidas totales representan del 10 al 15% del calor total de entrada, por lo que un error o imprecisión en las mediciones, afecta solo ligeramente el resultado final, a diferencia del método de entradas y salidas en donde un error o imprecisión similar tiene un efecto 4 o 5 veces mayor. Adicionalmente, como un factor más para preferir el uso del método de pérdidas de calor sobre el método de entradas y salidas, está la simplicidad para realizar las mediciones básicas que se utilizan para el cálculo de las pérdidas, dichas mediciones son: (1) Análisis y poder calorífico del combustible. (2) Temperatura de gases de salida. (3) Temperatura de bulbo seco. (4) Bulbo húmedo del aire a la entrada. (5) EL Análisis de gases a la salida. En las secciones siguientes, se tiene una breve descripción del sistema, se detalla el procedimiento que recomienda el código ASME, Norma PTC-4 1, para el cálculo de la eficiencia de generadores de vapor por el método de pérdidas de calor y por último se incluye un ejemplo con la información y mediciones requeridas para la aplicación del procedimiento descrito. 7 - 4/41 % CO Porciento de monóxido de carbono por vol. de gas seco.) KW-Hr Kg H/Kg comb Haa Entalpía del agua a la temperatura de referencia Kcal/kg Hv12 Entalpía del vapor de agua a la temperatura de Gases a la salida del precalentador. Cpc Calor específico del combustóleo. Generación bruta. Consumo de combustible. Kcal/Kg °C Cpar Concentración de Partículas en los gases de combustión. % Cp Calor específico Kcal/Kg°C Cpa Calor específico del aire. CO2 Porciento de bióxido de carbón por vol. Simbología. Contenido de hidrógeno en el combustible (análisis de lab. Kcal/Kg 7 . Kcal/Kg °C Cq Carbón quemado por unidad de combustible. de gas seco. Kcal/Kg °C Cpv Calor específico del vapor de agua. Kcal/Kg °C Cpg Calor específico del gas de combustión. Calor de entrada en el aire combustión Créditos de calor adicionado al generador de vapor. Kg carb/Kg comb Cvat Consumo de vapor de atomización G GB H Kg carb/Kg comb Kg carb/Kw-H 3 mg/m N Kg vap/hr Gases de combustión. UNIDADES Kg carb/Kg comb Kg carb/Kg comb Kg carb/Kg comb Kg/hr CCC Calor sensible de entrada en el combustible CEC Consumo específico de combustible.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 2. Kg carb/Kg comb CVA Créditos de calor adicionado con el vapor de atomización. SÍMBOLO C CAC CC Cc DESCRIPCIÓN Contenido de carbón en el combustible (análisis de laboratorio).5/41 . de gas seco. Kcal/Kg comb 2 7 . Kcal/Kg abs Pvat Presión de vapor de atomización Kg/cm abs QE Calor total de entrada. Kcal/Kg comb PCH Pérdidas de calor por combustión de hidrógeno Kcal/Kg comb PCO Pérdidas de calor por formación de CO Kcal/Kg comb PGS Pérdidas de calor por gases secos. N2 Porciento de nitrógeno por vol. O2 Porciento de oxígeno por vol. Kcal/Kg Hvat Entalpía del vapor de atomización Kcal/Kg ha Humedad en el aire para combustión. Pat Presión atmosférica Kg H2O/kg aire seco Kg H2O/Kg comb Kg H2O/Kg G Kg N2O/Kg comb % Kg O2/Kg comb % MmHg PCSP Poder calorífico superior del combustible a presión constante. de gas seco. Kcal/Kg comb PCSv Poder calorífico superior del combustible a volumen constante. Kcal/Kg comb QS Calor de salida. hc Humedad en el combustible hg Humedad en los gases de combustión N Contenido de nitrógeno en el combustible (análisis de laboratorio). Kcal/Kg comb QP Pérdidas de calor totales. ni Componente de los gases de combustión O Contenido de oxígeno en el combustible (análisis de laboratorio).CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica Hva Entalpía de vapor de agua a la temperatura de referencia.6/41 . Kcal/Kg comb PHA Pérdidas de calor por humedad en el aire Kcal/Kg comb PHC Pérdidas de calor por humedad en el Combustible Kcal/Kg comb PMG Peso molecular de los gases de combustión gr/gr mol PPI Pérdidas de calor por partículas inquemadas Kcal/Kg comb R Pérdidas de calor por radiación Kcal/Kg abs PVA Pérdidas de calor por vapor de atomización. Δ Diferencial. °C Tbh Temperatura del bulbo húmedo del aire. °C T3 Temperatura del combustóleo a la salida del gas de calentador de alta presión. °C Tbs Temperatura del bulbo seco (Temp. T Temperatura °C T1 Temperatura del combustóleo a la salida del tanque de día. Kg vat/Kg comb W'G Kg de gases de combustión por Kg de combustible quemado. TA5 o TA6) °C Tvat Temperatura del vapor de atomización. Kg gas/Kg comb η Eficiencia del sistema.7/41 . °C T2 Temperatura del combustóleo a la salida del calentador de baja presión. °C W'A Kg. amb. de aire seco por Kg de combustible quemado Kg aire/Kg comb Wvat Kg de vapor de atomización de comb. °C T12 Temperatura de gases de combustión a la salida del precalentador regenerativo °C TA5 Temperatura del aire a la entrada del calentador de aire. ηG Eficiencia global de una Unidad de generación (prima) Aire seco o gas seco. Kg azuf/Kg comb 7 .) °C Tdía Temperatura del tanque de día °C Tref Temperatura de referencia (temperatura ambiente. °C TA6 Temperatura del aire a la salida del calentador de aire vapor.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica RTB Régimen térmico bruto. Kcal/Kw-H S Contenido de azufre en el combustible. los gases de combustión. los gases siguen a través del economizador. Después de pasar por estos equipos. que produce vapor de agua por el calor generado de la combustión de combustibles fósiles. es decir: Carbón. el cual se recupera al precalentar el aire de combustión.1 Aire. 1 se pueden observar los componentes de un generador de vapor. El aire para la combustión se introduce al sistema por medio de los ventiladores de tipo forzado (VTF).1. Estos gases transfieren la mayor parte del calor. línea (4).1. 3. Finalmente. donde el agua de alimentación aumenta su temperatura recuperando parte del calor que llevan estos gases.1. con el calor que conservan después de pasar por el precalentador de aire.2 Gases de Combustión. pasando por el precalentador de aire y cediendo por última vez una fracción más del calor que todavía llevan. línea (12). Los productos de combustión continúan su trayectoria hacia la salida. (línea 5) y llega al precalentador regenerativo.8/41 . Los gases de combustión se forman con los productos que generaran las reacciones entre los componentes del combustible (C. etc) y el oxígeno (O2) del aire que se mezcla con el combustible. Circuito aire-gases de combustión. al agua que circula por las paredes del hogar. línea (11). Cabe mencionar que la mayor parte del calor transferido es por radiación. calor que se recupera para el sistema al precalentar el aire que se envía al hogar para quemado del combustible. N. líneas (9) y (10). 3. Descripción del proceso. salen hacia la chimenea. para extraer parte del calor que llevan los gases de combustión. H. En el diagrama de flujo que se muestra en la figura No.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 3. se tiene la mayor cantidad de pérdidas de calor que disminuyen la eficiencia del sistema. donde intercambian su calor con el vapor de agua que circula por los tubos. generado durante la combustión. 3. En este último paso. Los gases de combustión salen del hogar y atraviesan los bancos de tubos del sobrecalentador y del recalentador. líneas (7) y (8). 7 . S. circula por el calentador de aire con vapor. línea (6). para ser arrojadas al medio ambiente. El vapor sobrecalentado sale del generador de vapor. líneas (15) y (16). mejorando la eficiencia del ciclo. El vapor.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 3. casi seco. hasta un valor ligeramente inferior a la de saturación correspondiente a la presión de trabajo del domo. donde será utilizado para generar energía eléctrica. pasando primero por un sistema de purificación y secado que elimina al máximo la humedad que se arrastra en la separación. 3. hacia la turbina. La mezcla agua-vapor regresa al domo para que el vapor producido se separe de la mezcla. El agua proveniente de las bombas de agua de alimentación.2. Cabe mencionar que uno de los medios para controlar la temperatura del vapor sobrecalentado y recalentado. línea (19).9/41 . 7 . Circuito Agua-Vapor de agua. proviene de los gases de combustión que circulan por el exterior de los tubos del sobrecalentador.2 Factores y variables que afectan la eficiencia. 3. 3. para regresar a la turbina y generar energía eléctrica.2. para elevar su temperatura con calor recuperado de los gases de combustión. línea (13). El agua circula por las paredes del hogar y se evapora parcialmente absorbiendo parte del calor generado en la cámara de combustión. es el agua de atemperación que se suministra al sobrecalentador y al recalentador. El calor que se transfiere al vapor. A continuación se enlistan los factores y variables más importantes que tienen influencia sobre la eficiencia térmica de el generador de calor. y el agua se retorne junto con el agua de alimentación a los cabezales de distribución de las paredes de agua del hogar. sale por una extracción de la misma y entra al recalentador. este vapor ha sido expandido en las primeras etapas de la turbina. entra a los tubos del sobrecalentador línea (17) donde aumenta su temperatura hasta el valor especificado por las condiciones de operación de la turbina. El vapor de agua producido se separa en el domo y sale del mismo.2. El vapor recalentado sale con una temperatura similar a la del vapor sobrecalentado línea (20).2 Vapor de agua. entra el economizador y eleva su temperatura.1 Agua. línea (4). El agua de alimentación sale del economizador. Como parte del circuito de vapor de agua se tiene el vapor recalentado. línea (18). respectivamente. con el calor que llevan los gases de combustión. para llegar al domo y distribuirse las paredes de agua del hogar. que de manera similar al exceso de aire. los cuales llevan la mayor cantidad del calor que se pierde en el generador (PGS).1 Temperatura ambiente.3.1 Condiciones Climatológicas.3.). Las condiciones de operación. 3. dos de los constituyentes del total de pérdidas de calor.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 3. el exceso de aire también incide directamente en el flujo de gases a la salida de la unidad. la presión de vapor de atomización. 3.2. Una mala combustión produce mayor cantidad de partículas inquemadas y monóxido de carbono.10/41 .1.2 Condiciones de operación del sistema de combustión.3. 3. etc.3. Velocidad del viento. El ensuciamiento de las superficies de transferencia de calor (sobrecalentador.2.2 Ensuciamiento y corrosión del precalentador de aire. 7 . recalentador. 3.3.3.3.2. la temperatura del combustible y la presión diferencial cajas de aire-hogar (unidades tangenciales). 3.3.3. Es la temperatura de referencia con la cual se realizan los cálculos de las pérdidas de calor más significativas (PGS. incrementando así las pérdidas por gases secos. sabiendo que estas tendrán influencia en mayor o menor grado sobre la eficiencia del generador.2 Sistema de Combustión.1. es decir.3. Incrementa las pérdidas de calor por humedad en el aire. 3. junto con el diseño y estado en que se encuentran los quemadores. PCH.1 Grado de ensuciamiento de la unidad. economizador y precalentador de aire) origina una transferencia de calor pobre y da como resultado mayor temperatura de gases a la salida de la unidad.1 Exceso de aire. Por otro lado.3. Un aspecto importante a considerar en el momento de realizar la prueba son las condiciones climatológicas del sitio. 3. Las pérdidas por radiación se incrementan considerablemente cuando la velocidad del viento es superior a la especificada por diseño. 3. El exceso de aire para la combustión es uno de los responsables de la calidad de la misma.3. si causan mala combustión estarán incrementando las pérdidas de calor por combustible inquemado. 3.1. son los responsables directos de la calidad de la combustión.3 Equipo de transferencia de calor.3. Humedad relativa del aire. 7 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica El ensuciamiento y la corrosión del precalentador de aire. así como el régimen térmico bruto y el consumo específico del combustible. combustible. además. es la relación de calor absorbido por el fluido o fluidos de trabajo al calor total de entrada a la unidad. disminuye la eficiencia de operación de este equipo.11/41 .2 Calor total de entrada (QE). vapor. 4. La eficiencia global determinada. 4. Determinar la eficiencia global de un generador de vapor. debido a que empobrece la transferencia de calor y. El procedimiento de cálculo de la eficiencia de un generador de vapor por el método de pérdidas de calor.2. está basado en el código ASME. etc). 4.2.1 Objetivo. Donde: 4. Es el calor desprendido durante las reacciones químicas de combustión del combustible (poder calorífico superior a presión constante (PCSp) más créditos por calor adicionado al fluido o fluidos de trabajo (aire. con el impacto que esto tiene en la eficiencia global de la unidad. No. dentro del alcance de este procedimiento.1.1 Eficiencia Global. Objetivo y alcance del procedimiento.2 Definiciones. 4. que cruzan los límites del balance de materia y energía del sistema (Fig. incrementa las fugas de aire que salen por la chimenea con los gases de combustión. 1). Norma PTC-4. además de calor por conversión de potencia en equipos auxiliares (pulverizador de carbón. 4. bombas de agua de circulación. 4. ventiladores de aire y recirculación.2. Para propósitos de este procedimiento.3 Calor de salida (QS).2. diferentes del calor producido en la combustión del combustible. etc.).CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4.4 Créditos de calor (CC). Estos créditos incluyen cantidades tales como calor sensible en el combustible. Es el calor que se rechaza o que no se absorbe por el fluido o fluidos de trabajo y que finalmente está constituido por todas las pérdidas de calor que disminuyen la eficiencia del generador de calor. Calor de salida = Calor de entrada – pérdidas Definición de eficiencia por ciento: 7 .12/41 .5 Calor perdido (QP). Son aquellas cantidades de calor adicionado a la unidad de generación.6 Régimen térmico bruto (RTB).2. Se define como calor absorbido por el fluido o fluidos de trabajo. el régimen térmico bruto se define como la relación del calor total de entrada (QE) a la potencia generada por la unidad (PG). 4. en el aire de entrada y en el vapor de atomización.2. 2. el personal que participe en las pruebas debe tener los conocimientos apropiados para su entendimiento y aplicación. CEC = Cs / PG 4.7 Consumo específico de combustible (CEC) Se define como la cantidad de combustible consumido para producir 1 kilowatt de potencia. en unidades tangenciales.3 (6) Condiciones de Prueba 4. Se deben tomar al menos tres lecturas de temperaturas y presiones durante el tiempo que dura la prueba las lecturas de consumo de combustible y generación de potencia integrada se deben tomar cada hora durante la prueba.3. 7 .2 Confiabilidad de los resultados. Con el objeto de tener referencia de los resultados de la prueba con el valor de eficiencia garantizado. b) Frecuencia de las lecturas y su consistencia. de manera que realice correctamente la función que se le asigne durante las mediciones y los cálculos.) y la carga de la unidad permanezcan constantes durante la prueba. 4.1 Capacidad de prueba. a) Personal que participara en la prueba de eficiencia. la prueba de eficiencia debe llevarse a cabo a la capacidad de diseño de la unidad o lo más cercano posible a ella.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4.13/41 .3. Para asegurar la obtención de resultados confiables. presión de vapor de atomización. cuidando que los parámetros de operación del sistema de combustión exceso de aire. presión diferencial cajas de aire-hogar. La prueba debe realizarse después de un procedimiento rutinario de limpieza de las superficies de transferencia de calor de la unidad (programa de limpieza con sopladores de hollín). diferentes del calor liberado por el combustible utilizado.3 Rechazo de la prueba.3. Las correcciones y valores corregidos deben listarse por separado. en su caso. Todas las observaciones. es necesario confirmar la existencia o ausencia de créditos de calor. el tiempo de duración de la prueba no debe ser menor de 2 horas después que se ha estabilizado la carga de la unidad y que los parámetros del sistema de combustión permanezcan constantes.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica Los valores que se tomarán para los cálculos. Antes de iniciar la prueba. se tomarán otras dos o tres lecturas más para obtener el promedio a usar en el procedimiento de cálculo. se debe repetir para obtener el objetivo deseado. deben registrarse como se observaron. c) Limpieza de la unidad.3. la corrida debe rechazarse y.14/41 . Durante la prueba es preferible evitar la aplicación del procedimiento de limpieza del generador. mediciones y lecturas de instrumentos. e) Créditos de calor. Para determinar la eficiencia con la mayor confiabilidad posible. Si se detectan serias inconsistencias en los datos observados o si se tiene resultados fuera de lógica en los cálculos.4 Reporte de la prueba. requeridos para la prueba. serán el promedio de las lecturas y en caso de existir una diferencia mayor de 5% entre las lecturas de temperatura y presión. d) Duración de la prueba. 4. debido a entradas al sistema. 4. 7 . 4.2. en formato diseñado para aplicar con mayor simplicidad el procedimiento que se detalla a continuación 4. H. CO. esto es. N.2. así como de la información necesaria para realizar los cálculos que darán los resultados.4. Al final del capítulo se tiene un ejemplo de cálculo. etc. 4.1 Análisis de combustible (% en peso).4. CO2. 4.4.2 Datos y Mediciones 4.2. Se debe tomar una muestra del combustible que se está quemando durante la prueba y se efectúa su análisis para obtener la composición (% en peso) del combustible. H 2O. parte de los datos y mediciones que se obtienen durante la prueba y en el laboratorio. que hace posible calcular las pérdidas y los créditos de calor para la unidad. planteados como objetivo en el principio del capítulo. Partículas y N2 (por diferencia). obtener el contenido del C.3 Análisis de los gases de salida del generador de vapor. La secuencia de cálculo. El método de cálculo de la eficiencia del generador de calor por pérdidas de calor.4.15/41 . cenizas.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4. para resolverlo. PCS. se recomienda utilizar en su lugar la ecuación que relaciona el análisis del combustible y el O2 presente en los gases de combustión. S. Se utiliza. Considerando que en planta. (% volumen de la chimenea). dicha ecuación es la siguiente: 7 . El análisis de gases de combustión se debe realizar con los aparatos de medición y técnicas de muestreo que se utilizan para el diagnóstico de combustión.4. se basa en la información segura y completa.1 Generalidades. Poder calorífico superior de combustible.2. con la concentración de CO2 en los mismos.4 Procedimiento de calculo. La exactitud del método de pérdidas depende del buen muestreo y correcto análisis que se realice. la medición de CO2 se realiza con un aparato de Orsat. Con este análisis se determina el contenido de O 2. El PCS se obtiene a volumen constante (PCSv) en una bomba calorimétrica. 4.2.16/41 .2. Las partículas que se recolectan con el equipo isocinético. c) Temperatura de combustible (T día . 4.2.4. Las lecturas de temperatura de bulbo seco (Tbs) y bulbo húmedo (Tbh) se toman en la succión de los ventiladores de tiro forzado.6. que corresponde al cálculo de créditos de calor por temperatura del combustible. b) Temperatura de aire para combustión (Tbs.2. Las temperaturas de aire a la entrada y salida del calentador de aire-vapor se obtienen para el caso de tener créditos de calor por calentamiento de aire. Esta temperatura se obtiene en un punto localizado después de la válvula de control que regula la presión del vapor auxiliar a quemadores. a) Temperatura de gases de combustión (TG12).4. d) Temperatura de vapor de atomización (Tvat). Si no se dispone de los medios para efectuar el análisis de partículas. de no obtenerse por este medio. se toma como referencia la gráfica No.3. para minimizar el efecto de estratificación de los gases en el ducto. Se toma en el mismo punto de muestreo utilizado en el análisis de los gases. f) Presión atmosférica (Pa). Es la presión que se indica en el cabezal de vapor de atomización.7 Análisis de partículas inquemadas (% de C).2. Tbh.4.4. a) Presión de vapor de atomización (Pvat). TA5 y TA6 ).4 Consumo de vapor de atomización por kilogramo de combustible. Las temperaturas de combustóleo se toman en los puntos que se indican en la figura del párrafo 4.6 Presiones.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4. donde se obtiene 7 . en los datos de funcionamiento. se debe medir o estimar de acuerdo con la experiencia de operación de la planta. se deben analizar para obtener el contenido de carbón (C) que se utiliza en el cálculo de pérdidas por partículas inquemadas. 4. 9. T2 y T3 ).5 Temperaturas. T1. (Wvat) Este dato de obtiene del manual del diseño del generador de calor. 4. 4. para utilizar esta gráfica será necesario medir la concentración de oxígeno a la salida del economizador como se recomienda en el procedimiento de diagnóstico de combustión.9 H.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica el % de C en las partículas.9). del combustóleo (Cpc).4.2 Kg de gases de combustión por kg de combustible (W'G) 7 . Cuando no se cuenta con la facilidad de realizar el análisis del combustible que se esta quemando. 5 y 6).4. 7). • Análisis estadístico del combustible que se ha utilizado en la Central incluyendo el PCS. Es una gráfica que da como información el contenido de carbono en las partículas (%Cpar) en función del exceso de oxígeno en los gases de combustión. La información que se lista a continuación se incluye al final del procedimiento en el anexo A.4 Cálculos Preliminares. • Análisis de las partículas (figura No.0 kcal/kg carbón.4. 4. en el caso de presión diferente a la del nivel del mar se emplea la tabla para corrección por altura de lugar. 4. a partir del exceso de oxígeno en gases de combustión que se mide a la salida del economizador. (Kcal/Kg comb) 4.3 Información Necesaria.4.17/41 . 4. • Gráfica de pérdidas de calor por radiación PR (figura No. • Calor de combustión del carbón = 8056. • Carta psicométrica a nivel del mar.1 Poder calorífico superior a presión constante. del vapor de agua (Cpv) y de los gases de combustión (Cpg). Este análisis es una buena aproximación. • Gráficas de poder calorífico del aire (Cpa). • Tablas de vapor saturado y sobrecalentado.4. (Figuras 3. (PCSp). PCSp= PCSv+ 146. 4.6 Calor específico del vapor de agua en el aire (Cpv).4.4. 4.4. Se obtiene de la figura No. Se obtiene de la figura 3 con: 4.5. 4.6.4.8 Humedad en los gases de combustión (hg). hg = 8.4 Calor específico de los gases de combustión (Cpg). tomando Cq = C para el primer cálculo de W'G que se requiere para calcular las PPI. 6 con: 4.4.963 (H) + W'A ha + hc 7 . (figura 10 y tabla 3).3 Kg de aire seco por kg de combustible (W'A).4. Se obtiene de carta psicométrica para presión igual a 1 atm.4. con tbs y tbh y se corrige por la altura del lugar sobre el nivel del mar.4. (Kg H2O/Kg G) 4.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica Las pérdidas por partículas inquemadas (PPI) se calculan con la ecuación que se da en el punto 6. 5 con: 4.4.4.18/41 .5 Calor específico de aire (Cpa). Se obtiene de la figura No. ha= ha nivel mar + corrección altitud.4.7 Humedad del aire a la entrada corregida por altitud (ha). 4.12 Entalpía del vapor de atomización (Hvat).19/41 . haa en (kcal/kg). 4. vapor saturado. Hva en (kcal/kg) se obtiene de la tabla 1 (vapor saturado).9 Entalpía del vapor de agua en los gases de combustión. Hvat en (Kcal/kg) se obtiene de la tabla 2 (vapor sobrecalentado) con: T vapor atom (Tvat).4.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4.4. y presión vapor atom (Pvat) 7 .10 Entalpía del vapor de agua saturado (Hva).4.11 Entalpía del agua saturada (haa).4. 4.4.4. a: P= 1 PSIA y T=TG12. con la temperatura de referencia (Tref). A temperatura de referencia (Tref). vapor sobrecalentado. Se obtiene de la tabla 1. HV12 en Kcal/Kg Se obtiene de la tabla 2.4. 4. 5.6 Por partículas inquemadas (PPI).5.1 Por gases secos a la salida de la chimenea (PGS). 4.5.936 (H) (Hv12 . 4.5.2 Por humedad en el aire (PHA).4. PHC = hc (Hv12 . es la temperatura del aire a la entrada de los ventiladores de tiro forzado (Tbs) o la temperatura del aire a la entrada o salida del precalentador de aire-vapor (TA5.Hva) (Kcal/kg comb) 4. PHA = hAW'A (Hv12 .4.20/41 .4.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4.4.4.Hva) (Kcal/kg comb) 4.5 Cálculo de las pérdidas de calor (QP).5.4.Haa) (Kcal/Kg comb) 4.3 Por humedad en el combustible (PHC).Haa) (Kcal/kg comb) La ecuación anterior es para combustible sólido o líquido si el combustible es gaseoso: PHC = hc (Hv12 . PGS = W'G Cpg (TG12-Tref) (Kcal/kg comb) 4.4 Por combustión del hidrógeno (PCH).5.4. TA6).5 Por formación de CO (PCO). PCH = 8. NOTA: La temperatura de referencia para los cálculos de la eficiencia. % Cpar = Porcentaje de carbón en las partículas colectadas 7 . 5. TA6.Hva) (Kcal/kg comb) Wvat = Cvat/Cc (kgvapor/kg comb) 4. (kcal/kg comb) Si los precalentadores de aire-vapor usan vapor de otra unidad. PR = QE (% PR) (kcal/kg comb) QE = PCSp + CC Los cálculos que se necesitan para obtener los créditos de calor.1 Por aire caliente (CAC).6. se indican en el inciso 4. así como las pérdidas por radiación en cenizas y polvos. en cuyo caso. 7. 7 . Estas no son significativas para la obtención de la eficiencia global.4. Si no se cuenta con esta información.6 4.1 del ASME.4. el % PR se obtiene de la fig.4.8 Por radiación (PR). incluyendo las correcciones necesarias para comparar los resultados con los valores garantizados. se utiliza TA6.4. No. será necesario efectuar estas determinaciones siguiendo las recomendaciones que se indican en la norma PTC 4.Tbs). con el calor total de entrada en millones de BTU/hr multiplicado por la eficiencia de diseño.5.4.7 Por vapor de atomización (PVA). El % PR se toma de las especificaciones de diseño de la unidad. CAC = W'A Cpa ( TA5.4.9 Las pérdidas de calor por combustible o hidrógeno inquemado.5. 4.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4. a menos que la determinación de esta eficiencia sea para pruebas de garantía o aceptación de la unidad. 4.6 Créditos de calor (CC).21/41 . PVA = Wvat (Hv12 . Sólo si el vapor de atomización proviene de otra unidad.5 Por humedad en el aire de combustión (CHA).7. los créditos mencionados se calcularán de acuerdo con las recomendaciones del código PTC4.4.6 Créditos de calor totales (CC). en cuyo caso. 4.Hva) (kcal/kg comb) 4.2 Por vapor de atomización (CVA). * * CC = CAC + CVA + CSC + CMA + CHA (kcal/kg comb) NOTA: Los créditos de calor por auxiliares y por la humedad en el aire de combustión son cantidades poco significativas para la determinación de la eficiencia global.6. 1.4.1 Calor total entrada (QE). CSC = (1kg) Cpc (Tdía.4.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4. 4. 1. T2 ó T3.Tbs) (kcal/kg comb) Si el vapor de calentamiento proviene de otra unidad usar T1. 4.2. 4. QE = PCSp + CC (kcal/kg comb). Si no hay vapor de otra unidad usar T día.3 Por calor sensible en el combustible (CSC).6.4. 7 .4.6.22/41 .3 .6.4 Por auxiliares dentro de los límites del sistema (CMA).4.4. a menos que esta determinación se necesite para una prueba de aceptación o garantía de la unidad. 4. CVA = Wvat (Hvat . ASME.7 Resultados Finales.6. M. Revised Edition. 1987. Ed. Steam Tables. Cal. 4. NY 1978. Inc. Steam/lts generation and use.1 – 1964. 1974. NY 1966.7. Ed Glenn. Referencias. Combustion Engineering.4. ed. ASME Power test Code PTC 4.E. 4. Reaffirmed 1979 ANSI PTC 4. Inc. R. th 6. th 5.9 Régimen térmico bruto (RTB). EPR CS / EL – 5251 – SR Research Projects 1681. Properties of Saturated and Superheated Steam.CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 4.1. Chemical Engineering Handbook: Robert H Perry / Cecil H.10 Consumo Específico Combustible (CEC). Fryling. published by Combustion Engineering.4. 2153.8 Eficiencia global ηG 4. 2. published by Encor America.2 Pérdidas de calor en por ciento (QP). ltd 1973. Combustion Engineering: A reference book for fuel Burning Equipment and Steam Generation..23/41 . 5 edition. th 3.4. 3 printing Ed.4. (PGS/QE) (100) = (PHS/QE) (100) = (PHC/QE) (100) = (PCH/QE) (100) = (PCO/QE) (100) = (PPI/QE) (100) = (PVA/QE) (100) = (PR/QE) (100) = % TOTAL DE PERDIDAS = (QP/QE) (100) 4.. EPRI Proceedings: 1986 Power Plant Performance monitoring and system dispaton conference. 39 Edition. Babcock at Wilcox. Chilton.. 7 . 1. McGraw– Hill–Kogakusha. CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .24/41 . 25/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .26/41 . 27/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .28/41 . 29/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .30/41 . 31/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .32/41 . 33/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . 34/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .35/41 . CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .36/41 . 37/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .38/41 . 39/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . 40/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 . 41/41 .CURSO TEÓRICO/PRÁCTICO: “Puesta a Punto de la Combustión en Generadores de Vapor” Eficiencia Térmica 7 .
Report "7-Eficiencia Térmica Del Generador de Vapor"