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SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE
TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE
TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA SALIDA
GASES DEL HOGAR
SEMINARIO
SCF LTDA Soluciones para Control de Fluidos
www.scfingenieria.com
Elaborado por:Ing. Jaime González
Ing. Andres Silva
T. 321 3718334
SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE
TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
La operación de una caldera y sus equipos auxiliares requiere la aplicación de razonamiento intuitivo y juicio técnico, para poner a prueba
El manejo óptimo de una caldera
técnico, para poner a prueba todas las consideraciones de diseño y construcción.
Esta en manos de los operadores y sus instrumentos alcanzar Esta en manos de los operadores y sus instrumentos alcanzar una optimización de éstas habilidadesuna optimización de éstas habilidades.
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Funciones esenciales del operador
FUNCIONES OBJETIVOS
El operador tiene funciones que son fundamentales para lograr los objetivos principales
FUNCIONES OBJETIVOS
El control de procesos Operación confiable y segura.
Diagnóstico de rendimiento
Optimización de eficiencia
Monitoreo de las condiciones de operación
Prevenir deterioro de equipos
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Monitoreo del TSGHTemperatura Salida Gases del Hogar
La temperatura promedio de los gases que salen del hogar es una variable fundamental en la operación óptima de una calderaoperación óptima de una caldera
� Previene el deterioro de las superficies
de intercambio de calor.
� Optimiza eficiencia:
� Reduciendo la necesidad del atemperado� Reduciendo la temperatura de salida de gases chimenea
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��������
Típicamente existe mas instrumentación instalada en el lado vapor que en el lado fuego de la caldera.
Monitoreo y control TSGH
�� y y �� son los únicos son los únicos sitios de monitoreo en el sitios de monitoreo en el flujo de los gases.flujo de los gases.
��������El lado fuego provee la entrada
de energía calorífica al sistema
flujo de los gases.flujo de los gases.
El monitoreo del TSGH es por lo tanto indispensableEl monitoreo del TSGH es por lo tanto indispensable
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Problemas por falta de medición de la temperatura TSGH
1.1. Formación de escoria Formación de escoria por alta temperaturapor alta temperatura
Solución:
Limitar TSGH a mínimo 100°F por debajo de la temperatura de ablandamiento de la ceniza. TSGH < TAC – 100°F
La temperatura TAC depende del contenido de metales de bajo punto de fusión
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Problemas por falta de medición de la TSGH
2. Perdida de eficiencia térmica 2. Perdida de eficiencia térmica
TSGHTSGH T2T2
La eficiencia térmica esta definida por la diferencia entre la temperatura TSGH y la temperatura de salida por chimenea T2T2
E = m k ΔT
��������
E = Energía entregada por convecciónm = La masa de gases de combustión.k = Coeficiente de transferencia térmica total.ΔT = TSGH – T2
• La acumulación de escoria y hollín reducen el valor k.
• El valor de T2 se incrementa al incrementarse TSGHincrementando perdidas a la atmosfera
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3. Excesivo flujo de aire primario ocasiona 3. Excesivo flujo de aire primario ocasiona altas altas temperaturas temperaturas TSGHTSGH que al no ser medidas continuamente no permiten que al no ser medidas continuamente no permiten controlar éste flujo de aire.controlar éste flujo de aire.
Cuando el aire primario que llega al
quemador NO NO excede una velocidad de 20m/s, el aire secundario puede penetrar
Llama con óptimo flujo aire primario
Causa raíz de las altas temperaturas TSGH
20m/s, el aire secundario puede penetrar la mezcla aire/carbón, promueve una mezcla mas homogénea de gases saliendo del hogar y menores TSGH.
Llama con excesivo flujo aire primarioAl incrementarse el flujo de aire primario mas allá de 20m/s, se inhibe la penetración del aire secundario extendiendo la llama sin lograr una mezcla homogénea y la postcombustión al salir del hogar genera zonas de alta TSGH.
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Equipos para medición de TSGH
DETALLE SOPORTE PARED
TERMOCUPLA RETRACTIL (FURNACE PROBE)
Estas sondas, que se encuentran instaladas en la mayoría de las calderas acuotubulares son parte del diseño original de la caldera.
Ingresan al hogar para medir la temperatura TSGH durante los arranques controlando temperaturas máximas de los
EXTENCION
Termocupla
los arranques controlando temperaturas máximas de los gases pasando por los sobrecalentadores .
Se retraen cuando la temperatura de los gases excede 500°C, evitando así dañar la termocupla.
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Equipos para medición de TSGHTERMOCUPLAS DE ALTA VELOCIDAD (HVT)
Termocuplas de alta velocidad (HVT) refrigeradas por agua son usadas para medir temperaturas TSGH sobre 500°C, pero sus limitaciones de longitud y peso las hacen viables solo para propósitos de hacen viables solo para propósitos de pruebas puntuales.
Esta tecnología se utiliza para definir perfiles de temperatura dentro del hogar, identificando problemas
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Principio de operación
INFRAINFRA--VIEW TecnologíaVIEW Tecnología de medida IRde medida IR
INFRA-VIEW obtiene la energía térmica del CO2 creado en el hogar como producto de la combustión, midiendo desde el exterior de la midiendo desde el exterior de la calderacaldera
Debido a la forma cónica del elemento primario (foto-sensor), los gases mas calientes tienen mayor relevancia sobre los de menor temperatura localizados cerca de la pared.
Mayor volumen de moléculas de CO2
Menor volumen de moléculas de CO2
CAMPO DE VISTA
Así se obtiene una lectura de temperatura indicativa Así se obtiene una lectura de temperatura indicativa del ambiente general dentro de la caldera. del ambiente general dentro de la caldera. (No en un (No en un solo punto)solo punto)
Lo hace sensando la radiación Infrarroja (IR) producida al excitarse térmicamente las moléculas de CO2.
Radiación CO2 Otras radiacionesFiltros deespectro
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Puesta en funcionamiento
FACIL INSTALACIÓNFACIL INSTALACIÓN
INFRA-VIEW requiere únicamente suministro de aire (60 PSI ) y 12-24 VDC para generar la señal de control.
INFRA-VIEW se instala permanentemente con una brida sobre cualquier puerta, mirilla o manga con acceso a la caldera.
Alimentación aire de instrumentación 15 PCM
70 – 90 PSI
Actuador válvula de aislamiento
Bridas de montaje ANSI 2” x 150# Señal de salida 4-20 mA
Sensor infrarrojo de temperatura
Aire de purga
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Esquema general de construcción
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Características de la medida para control
El Infra-View entrega una señal 4-20mArepresentativa de la temperatura. Esta señal es enviada con una frecuencia programable entre 1 y 60 veces/minuto y puede ser enviada a un DCS o a un equipo de registro especializado.
El sensor Infra-View usa el protocolo HART
sobre la señal 4-20mA para realizar los siguientes ajustes en línea usando el software propio.
�Ajuste rango de medida (120°C - 1650°C).�Set point de alarma.�Ajuste de intervalos de picos y valles �Ajuste de promedio de señal.
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Casos exitosos
COLOMBIA
Gecelca Termoguajira:
Se encuentran instalados 2 Infra-View en las unidades 1 y 2. Funcionando desde Marzo 2009.
Emgesa Termocartagena:
Se encuentran instalado 1 Infra-View en la unidad 2. Funcionando desde 2007.Funcionando desde 2007.
EL SALVADOR
Ingenio El Angel
Se encuentra instalado 1 Infra-View. Funcionando desde 2010
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Pág. 16
Compañía Nombre Planta Combustible Compañía Nombre Planta Combustible
Ameren Labadie Coal Crystal River 1&2 Coal
Mitchell Coal Cape Canaveral Oil
Kammer Coal Pt. Everglades Oil
Arizona Public Serv. Cholla Coal Sanford Oil
Hempstead Refuse Perryville
Essex Refuse Charleston Refuse
Semass Refuse First Energy East Lake Coal
Allegheny Pleasants Coal Georgia Power Yates Coal
Alliance Ottumwa Coal Gainesville Deerhaven Coal
Alliant Burlington Oil GPU Seward Oil
Alabama Power E.C. Gaston Coal Wansley Coal
Ameren-UE CIPS Coal Bowen Coal
Rush Island Coal Hoosier Energy Bloomington, IN Coal
Coffeen Coal Harmac Pacific, Inc. Canada Wood
Newton Coal Hamon Research Indian River Coal
Alcoa Power Australia Coal Iowa Electric Prairie Creek Coal
AES Somerset Oil Illinois Power Co. Baldwin Coal
Boston Edison New Boston Oil Hennepin Coal
Bharat Heavy Elect. Tiruchirapalli Coal Burlington
Cabot Pampa Oil Jackson Electric
Billerica Oil JEA St. John's Oil
Canal Electric Oil Kincaid Kincaid Coal
Consolidated Edison Ravenswood Oil Kansas City P&L Hawthorn Oil
Consumers Power JH Campbell 3 Coal Korea Electric South Korea Coal
Lee Oil Los Angeles Dept.P&L Valley Oil
Roxboro Coal Louisville G&E Cane Run Coal
American Electric P.
American Refuel
Ameren
Florida Power & L.
Foster Wheeler
Georgia Power
IES
Carolina Power & L.
Compañía Nombre Planta CombustiblePP&L Montana J.E. Corrette CoalPremier Power Ltd. Ireland CoalPSI Energy Inc. Gibson CoalPPL Generation Montour Coal
Denver, CO CoalComanche Coal
Potomoc Elec. P. Morgantown CoalPP&L Montana Billings MT CoalPP&L Generation Lehigh Valley, PA CoalPortland General E. Boardman CoalPublic Service E.&G Mercer Oil
Allentown, PA CoalBrunner Island CoalNewington CoalSchiller Coal
Public S. of Oklahoma Northeastern 3&4 CoalSaskpower Saskatchewan CoalSikeston Sikeston OilSeminole Electric Tampa, FL OilSouthwestern Elec. Welsh CoalSithe New Boston LLC Boston, MA Oil
Redondo OilOrmand Beach Oil
Southern Ind. Cartersville, GA CoalSalt River Projects Navajo CoalS.Carolina Elec&Gas Canady's S.C. CoalSouthern Pacific San Francisco, CA Oil
Public Service of CO
Pennsylvania P&L
P.S. Co of N. Hamp.
Southern Calif. Ed.
Roxboro Coal Louisville G&E Cane Run Coal
C.P. Crane Coal Loy Yang Power Australia Coal
Constellation Sommers Deely Coal Louisiana P&L Little Gypsy Coal
City Public Service Coal Mississippi Power V. Daniel Coal
Com Electric Coal Missouri Basin Laramie Coal
Central Hudson Gas Roseton Coal Montana Power Corette Coal
Waukegan Coal Monogohela Pleasants Coal
Joliet Coal Midwest Eme,LLC-Crawford Coal
Fisk Coal MidAmerican Louisa Coal
Will County Coal Mirant Canal Sandwich, MA Oil
Powerton Coal Montenay Pacific P. Long Beach, CA Refuse
Crawford Coal Muscatine P&W Muscatine, IA Coal
Kincaid Coal New Brunswick P. Dalhousie Oil
Collins Oil Niagara Mohawk Syracuse, NY Coal
Central Illinois Newton Coal Nalco Fueltech Naperville, IL Oil
Central Main Wyman Steam Oil Nova Scotia Power Tufts Coves Coal
City of Colorado Spr. Ray D. Nixon Coal Northern Indiana P. Hammond, IN Coal
Com Electric Canal Oil New Heights Recovery Allen S. King Coal
City Utilities Southwest Coal Nevada Power Co. Reid Gardner Coal
Conective Vienna Coal Lambton GS Coal
Dynegy Baldwin Coal Lakeview Oil / Coal
Alma 1-5 Coal Omaha Public Power North Omaha Coal
J.P.M. Coal Otter Tail Power Hoot Lake Coal
Genoa Coal Owensboro Municipal Elmer Smith Coal
Dayton Power J. M. Stuart Coal Ohio Edison W.H. Sammis Coal
Deseret Gen. Bonanza Coal Avon Lake Coal
Del Marva P&L Edgemoor Oil Cheswick Coal
EME Homer Homer City Coal Naughton Coal
Little Gypsy Oil Hunter Oil
Gerard Andrus Oil Jim Bridger Coal
Michoud Ses Oil Dave Johnson Coal
East China Power PRC China Coal Wyodak Coal
Carbon Plant Coal
Huntington Canyon Coal
Carolina Power & L.
Commonwealth Ed.
Dairyland Power
EntergyPacificorp
Orion Power Avon P.
Ontario Power
Southern Pacific San Francisco, CA OilSt. Joseph L&P Lake Road OilSouthwestern Ele. P. Welsh CoalSavannah E&P Kraft OilSunbury Gen. Sunbury CoalSouthwestern Public Harrington CoalShanghai Power Wai Gao Chiao CoalTexas Utilities Sandow Coal
Knoxville, TN CoalChattanooga CoalBig Brown LigniteMonticello LigniteWidows Creek LigniteLake Hubbard/Park. LigniteMountain Creek Lignite
Texas Utilities Northlake LigniteTexas Municipal P. Byran, TX CoalTexas Utilities Gas Lake Hubbard LigniteTampa Elect. P. Cannon OilTexas Utilities Eagle Mountain Coal
Morgan CoalGraham CoalHunter CoalHuntington Canyon Coal
U.S. Dept of Energy Pittsburgh, PA CoalUnion Elec. D.B.A. Labadie CoalWheelabrator Glouc. Westville, NJ RefuseWestern Resources KPL Gas Ser. CoalWest Texas Utilities Oklaunion Coal
Ft. Lauderdale RefuseSpokane, WA Refuse
W.Falls Morrisville, PA RefuseWisconsin Public S. Weston Steam CoalWisvest-Connect. Bridgeport Harbor RefuseWestern Farmers Hugo Coal
Utah P&L
Wheelabrator Glouc.
Tennessee Valley A.
TXU
TU Electric
TU Electric
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Referencias
Exit-gas temperatures sizzle., ISA Intech June 1st 2005.http://www.isa.org/InTechTemplate.cfm?Section=archives4&template=/ContentManagement/ContentDisplay.cfm&ContentID=44754
Getting the most from boilers, December 1st, 2008 Industrial Fuels and Power by IFandPhttp://www.ifandp.com/article/00161.html
Improved Boiler Performance and Optimization with
Infra-View® Boiler Thermometer, JNT Technical Services.http://www.infra-view.com/whitepaper.htm
