Quemadores. Ahorro energético con seguridad. Combustión Quemadores digitales Emisiones de NOx Variación de velocidad Control de O2 Caso práctico

Transcripción

1 Quemadores Ahorro energético con seguridad Combustión Quemadores digitales Emisiones de NOx Variación de velocidad Control de O2 Caso práctico 1

2 Combustión Combustión eficiente y segura 2

3 COMBUSTIÓN: Equilibrio rendimiento / emisiones Rendimiento óptimo: Mínimas emisiones: Control de la mezcla aire combustible: Mantener el equilibrio entre rendimiento y contaminación 3

4 COMBUSTIÓN: conceptos generales Combustión completa: Calor Combustión incompleta: Combustión incompleta = producción de CO Menos energía liberada, CO es tóxico, CO es inflamable 4 Para evitarlo se quema con exceso de aire

5 COMBUSTIÓN: ajustes Contenido CO Rendimiento Comentarios Bajo rendimiento Alto rendimiento sin CO Muy poco exceso de aire Excesivo contenido de CO Ajuste equilibrado entre rendimiento (CO2 alto, exceso de O2 bajo) emisiones (CO bajo, exceso de O2 alto) 5

6 COMBUSTIÓN: control de la mezcla Ajuste de aire Combustión Humos Ajuste de gas Medición de humos Consumo de gas Ajuste preciso de caudales: comburente / combustible Control de la mezcla (potencia demandada, rendimiento, emisiones) 6

7 Quemadores digitales Control electrónico de la mezcla 7

8 Quemadores con control mecánico Tornillo de ajuste Guía Palanca Pivote Banda elástica Clapeta de aire Indicador de posición Tornillo de ajuste Clapeta de gas Eje de servomotor Muelle espiral Brazo Control mecánico de mezcla: Un servomotor acciona varios elementos de regulación de caudal 8 Holguras Histéresis mecánica Sin memoria

9 Quemadores digitales: control electrónico Controlador electrónico integrado W-FM100 / 200 Servomotor digital microprocesado para clapeta de gas Servomotor digital microprocesado para cámara de mezcla de configuración variable Servomotor digital microprocesado para clapeta de aire Control de la mezcla (1 servomotor para cada elemento de ajuste) 9

10 Quemadores digitales: control electrónico W-FM 100/200 Servomotores digitales, con microprocesador, en cada elemento de dosificación CAN-Bus de alta seguridad Controlador electrónico digital multifuncional Terminal de operador ABE 10

11 Quemadores digitales: terminal de operador Terminal de operador ABE Display de 4 líneas, con textos claros, diversos idiomas Todas las funciones necesarias para que el usuario controle el quemador (Marcha/Paro, consignas, cambio combustible, etc.) Todas las funciones para que el técnico ponga el quemador en marcha (acceso contraseña, parámetros de ajuste, de regulación de potencia, etc.) Información de averías: código, fecha y hora, texto, etc. Montaje en quemador o separado (100 metros) Memoria independiente imborrable para copia de datos Puertos de comunicaciones (serie, ebus, ModBus) para integración (Modbus, Profibus- DP) en G.T.C. 11

12 Quemadores digitales: servomotores Servomotores Servomotores digitales con microprocesador Integra bucle de regulación y control Extrema precisión de posicionamiento Retroalimentación de posición al controlador Ajustes (curvas) independientes para gas y para líquido Estrategia de ajuste optimizada Menos puntos de ajuste, sólo los estrictamente necesarios Sustituye al servomotor mecánico con levas, microinterruptores, etc. Posiciones grabadas en programador 12

13 Quemadores digitales: controlador electrónico Controlador W-FM100/ W-FM200 Microprocesador duplicado redundante Función: supervisión y control del correcto funcionamiento y la seguridad del quemador 1 mismo aparato para programas de control diferentes (combustibles, electroválvulas, etc.) Conexión directa de electroválvulas Conexión directa de presostatos Configuración en fábrica: menor trabajo de puesta en marcha Conexión a regulador de potencia externo Sustituye al programador mecánico Sustituye al control estanqueidad de electroválvulas de gas Admite conexión e integración a GTC vía ebus y Modbus, Profibus-DP Entrada para contador de combustible 13

14 Quemadores digitales: controlador W-FM200 Control electrónico Control de la mezcla (1 servomotor para cada elemento de ajuste) V2: W-FM200, incluso control velocidad, control O2, control de la clapeta de tiro de la chimenea 14

15 Quemadores mecánicos / digitales Mecánicos Digitales 15

16 Quemadores digitales: reducción nivel sonoro Simulación de flujo por ordenador Optimización clapeta de aire Optimización forma aislante Nivel sonoro <80 db(a) garantizado hasta 3200 kw Con variación vel db(a) Mismo ruido que un quemador de 25 kw! 16

17 Quemadores digitales: reducción nivel sonoro Curva de tendencia Reducción aprox. 25% sonoridad (laboratorio) Potencia quemador (kw) 17

18 Quemadores digitales: reducción nivel sonoro Nivel sonoro [db(a)] G10 G8 G9 G7 G11 WM-G30/2 WM-G30/3 WM-G30/ Potencia quemador [kw] 18

19 Emisiones NOx Reducción con seguridad y sin coste adicional 19

20 Emisiones NOx: formación de NOx Formación de NOx NO x : suma de NO y NO 2 Combustión: NO (95%) y NO 2 (5%) Atmósfera: NO reacciona a NO 2 Unidades de medida: ppm = partes por millón ej.: 50 ppm NOx como NO2, 3%-O2, humos secos, gas natural mg/kwh ej.: 102,9 mg/kwh NOx como NO2, humos secos, gas natural mg/m 3 n ej.: 102,8 mg/m 3 n NOx como NO2, 3%-O2, humos secos, gas natural 20

21 Emisiones NOx: formación de NOx Proporción de aire Proporción de aire Proporción de aire m NOx Temperatura de aire comburente Geometría de quemador y de hogar Temperatura de hogar Geometría de llama Carga térmica en caldera Geometría de hogar Carga térmica en caldera 21

22 Emisiones NOx: reducción por recirculación interna Sistema LN: Recirculación interna de humos: Reduce la concentración parcial de O2, temperatura de llama 22 Gas, gasóleo, mixtos gas/gasóleo

23 Emisiones NOx: reducción multiflam 23 Sistema 3LN multiflam : Reparto de combustible en varias llamas Gasificación del combustible líquido finamente pulverizado Recirculación interna de humos

24 Emisiones NOx: reducción multiflam Humos 800ºC Aire comburente secundario Spray líquido Radiación de calor Llama primaria Llama secundaria Spray líquido Gasificación del combustible líquido finamente pulverizado 24 Recirculación interna de humos

25 Variación de velocidad Ahorro de energía, reducción ruidos, reducción emisiones 25

26 Variación de velocidad: ahorros Control de velocidad Drástica reducción del consumo eléctrico a potencias parciales Reducción del nivel sonoro, el ventilador mueve sólo el caudal de aire realmente necesario 26

27 27 Variación de velocidad: ejemplo práctico

28 28 Variación de velocidad: ejemplo práctico

29 Variación de velocidad: opciones variadores IP20: para montar en cuadro eléctrico. IP54 Incorporado en motor: Cableado Programado en fábrica Revisado su funcionamiento junto con el quemador 29

30 Control de O2 en continuo Ahorro de energía, seguridad, reducción de emisiones 30

31 Control de O2 en continuo: por qué? Humedad Temperatura Temperatura Presión Presión Hidrocarburos Aire 1m³ Oxigeno O 2 Gases nobles Nitrógeno N2 Hidrógeno Nitrógeno N 2 Oscilaciones PCI CO 2 Control de O2 en continuo Compensar automáticamente las variables que influyen en mezcla aire/combustible 31 Efectos sobre el aire: Efectos sobre el combustible: 0,5% - O2 por 10 K temperatura de aire 1,5% - O2 por 7,5%-PCI 0,2% - O2 por 10 mbar presión de aire 7% pot. quemador por 10% presión de gas 0,4% - O2 por 2% de contenido de agua en aire

32 Control de O2 en continuo: ahorros η = 100 ( t A ) *( 21 O 2 humos taire + B 2 ) Control de O2 en continuo Reducción del exceso de oxígeno en humos Reducción de la temperatura de humos 32 Mejora del rendimiento en hasta 3%

33 33 Control de O2 en continuo: ejemplo práctico

34 Control de O2 en continuo: cómo? Sonda de O2 Módulo O2 W-FM200 Límite CO Límite CO Límite CO Definido por un técnico en la puesta en marcha 34

35 Control de O2 en continuo: cómo? Sonda de O2/CO Límite CO Límite CO Límite CO Definido por la sonda 35

36 Muchas gracias por su atención. Pablo Garrido