Diseño de Un Economizador Para La Recuperacion de Calor en Una Caldera

DISEÑO DE UN ECONOMIZADOR PARA LA RECUPERACION DE CALOR EN UNA CALDERA

1. MARCO TEORICO

El gas natural es el combustible gaseoso más simple para quemar, que requiere poca preparación y mezcla rápidamente con el aire suministrado. Las calderas industriales generalmente usan quemadores de baja presión que operan entre 1/8 a 4 psig. Es un combustible muy limpio que emite muy pocos contaminantes que intervengan en la contaminación del medio ambiente. Gracias a la propiedades sobresalientes de transferencia de calor, el vapor es ampliamente usado como un medio de energía. Varios métodos y procesos son usados para la generación de vapor con las propiedades requeridas por los consumidores individuales en sus sistemas específicos. Las calderas son usados para transferir energía de un combustible a un fluído que transporta calor a diferentes temperaturas ya sea para ser usados en el proceso o para un calentamiento en diferentes formas. El transporte del fluído se hace normalmente por tuberías desde la caldera hasta el punto de consumo, que es una clase de equipo térmico, y luego desde éste hasta la caldera pero con un menor contenido energético. En EMBOL se utiliza el vapor para 

El lavado de botellas



Pasteurización del jarabe



Saneado de tanques

La experiencia ha demostrado que la gran mayoría de calderas trabajan con eficiencias térmicas menores a la máxima alcanzable. Por otro lado, en los sistemas de distribución de vapor o agua caliente, también se presentan deficiencias que se traducen en pérdidas de energía que a su vez implican mayor consumo de combustible en la caldera para compensar dichas pérdidas. SISTEMA DE GENERACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE VAPOR.

Sistema de alimentación y tratamiento del agua para la caldera. Conformado por equipo, tubería y accesorios que permiten el suministro del agua bajo condiciones adecuadas al sistema de vapor. Para el ablandamiento del agua se utiliza zeolita Quemadores. Dispositivos de la caldera, donde se lleva a cabo la reacción química del aire con el combustible fósil, para transformarse en calor, mismo que posteriormente servirá para cambiar las propiedades del agua líquida a vapor. Hogar de la caldera. En el caso de las calderas tipo “tubos de agua”, el hogar está formado por paredes hechas con "bancos de tubos"; en calderas tipo “tubos de humo”, el hogar está formado por una envolvente metálica interna. En ambos casos, es en el hogar donde se inicia la transformación del agua en estado de saturación a vapor y donde se termina de realizar el proceso de combustión iniciado en el quemador, liberando el calor del combustible. Sistema de distribución del vapor. Serie de tubos denominados "cabezales y ramales de vapor", que permite llevar el vapor a los puntos donde el proceso lo requiere, con la calidad y en la cantidad demandada. Sistema de retorno de condensados. Serie de tubos denominados "cabezales y ramales de condensado", que regresan parte del agua que se ha condensado en el proceso. Esta agua, de gran valor por su pureza, se retorna al sistema de generación de vapor con un previo tratamiento. Es muy recomendable la

instalación de este sistema, ya que permite recuperar la mayor cantidad posible de condensados

ECONOMIZADOR Un economizador es básicamente un intercambiador de calor que se coloca en la chimenea de una caldera para transferir el calor contenido en los gases de combustión al agua de alimentación a la caldera

2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL Diseño de un economizador para una caldera en EMBOL S.A. de acuerdo a las condiciones de operación de la misma. 2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS   

Balance de materia y energía de la caldera Dimensionamiento de un economizador Análisis económico.

3. JUSTIFICACION Una de las preocupaciones de la planta de EMBOL S.A. es el elevado consumo de gas natural en el sistema de generación de vapor (caldera) elevando asi los costos de operación de la planta, una de las alternativas para hacer frente a este problema es el diseño un economizador. Un economizador, instalado para precalentar el agua de alimentación, reduce el consumo de combustible del generador de vapor al transferir calor de los gases de combustión al agua de alimentacion que entra a la caldera. En la mayoría de los casos, los gases de combustión son enviados a la chimenea a temperaturas que superan entre 38 y 65 gradeos centígrados la del vapor generado. Por lo general, la eficiendia del generador se incrementa en 1% por cada 4.5 C de reducción en la temperatura de los gases de combustión. Asi , al recuperar calor de desperdicio, os economizadores pueden

disminuir el consumo de combustible entre un 5% y 10%, con lo que se cubre el costo de su instalación en menos de dos años.

Temperatura inicial de los

2500

CALOR RECUPERABLE MJ/HR Aporte térmico del generador, MJ/hr 50000 100000 200000

gases (ºC) 204 1300 2600 5300 10600 260 2300 4600 9200 18400 315 3300 6500 13000 26000 Cifras basadas en combustión de gas natural con 15 % de exceso de aire y temperatura final de los gases en chimenea de 121 ºC

Resulta mas indicado reciclar este calor residual al mismo equipo que lo produce, que cederlo a un fluido susceptible de utilización en un proceso cualquiera (secado, por ejemplo) Los beneficios de la incorporación de un economizador son los siguientes:    

Reducción de gases calientes a la atmosfera Alimentación caliente a la caldera Alimentación de agua caliente a la caldera reduciendo así el shock térmico Incrementar la eficiencia térmica de la caldera lo que redunda en un ahorro de combustible por kg de vapor generado