Martín Craparo Gerente Técnico CV Control S.A.

Transcripción

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2 Martín Craparo Gerente Técnico CV Control S.A. Más de 10 años de experiencia en I&C e instrumentación analítica mcraparo@cvcontrol.com.ar

3 Mejora de la eficiencia a través de la medición de oxígeno en gases de combustión

4 TEMARIO Problemas que se originan en una proceso de combustión Descripción y causas. Objetivos durante el proceso de combustión Qué buscamos y cómo lograrlo? Por qué optimizar? Implementación de la optimización a través de la medición de oxígeno. Cómo medirlo? Instrumentación adecuada para llevar a cabo la medición.

5 PROBLEMA: COMBUSTIÓN Un Exceso de Aire implica una pérdida de calor H 2 O CO 2 Vapor de agua Dióxido de carbono CALOR Combustible Aire C, C x H y O 2 oxígeno Combustión Gases

6 PROBLEMA: Exceso de Aire (Oxígeno) = disminución de la temperatura = pérdida de rendimiento. Exceso O 2 Exceso O 2 O 2 H 2 O CO 2 Aire de combustión Gases de combustión N 2 N 2 Combustible CH

7 PROBLEMA: Una Deficiencia de Aire (Oxígeno) implica una Combustión Incompleta H 2 O CO 2 CO C C x H y Vapor de agua Dióxido de carbono Monóxido de carbono Humos Combustibles Inquemados CALOR Combustible Aire C, C x H y O 2 oxígeno Combustión Gases

8 PROBLEMA: La deficiencia de Aire (Oxígeno) = combustión incompleta = pérdida de rendimento + generación de componentes contaminantes indeseados. Humos H 2 O CO CH O 2 CO 2 Gases de combustión N 2 Aire de combustión N 2 Combustible CH

9 OBJETIVO: Obtener el MÁXIMO DE CALOR con el MÍNIMO CONSUMO DE COMBUSTIBLE minimizando la generación de componentes contaminantes CALOR H 2 O CO 2 Vapor de agua Dióxido de carbono Combustible Aire C, C x H y O 2 oxígeno Combustión Gases

10 OBJETIVO: Aire (Oxígeno) + Combustible = Calor + H2O + CO2 + N2 = EFICIENCIA H 2 O O 2 CO 2 Aire de combustión Gases de combustión N 2 N 2 Combustible CH

11 OBJETIVO: Optimización de Combustión

12 CÓMO? Midiendo (analizando) algunas de las variables en los gases de combustión. - Porcentaje de oxígeno: El %O 2 en los gases de combustión. - Trazas de Monóxido de Carbono: El CO (en niveles de PPM) en gases de combustión. - Opacidad: humos contaminantes producidos por una combustión incompleta. - Combustibles totales: combustibles inquemados en gases de combustión por una combustión incompleta.

13 CÓMO? Sistema de control de combustión SIN medición de O 2 Controller >I< >I< Controller Controller Main stream Pressure Main stream flow STEAM FUEL BURNER AIR BOILER SMOKESTACK

14 CÓMO? Sistema de control de combustión CON medición de O 2 y SIN ajuste de eficiencia automático. 5.2%O2 ZIRCONIA O2 CONVERTER Controller >I< >I< Controller Controller Main stream Pressure Main stream flow STEAM FUEL BURNER ZIRCONIA O2 PROBE AIR BOILER SMOKESTACK

15 CÓMO? Sistema de control de combustión CON ajuste automático de eficiencia por medición de O Load 2 MASTER CONTROLLER Controller O2 3.0%O2 ZIRCONIA O2 CONVERTER >I< >I< Controller Controller Main stream Pressure Main stream flow STEAM FUEL BURNER ZIRCONIA O2 PROBE AIR BOILER SMOKESTACK

16 POR QUÉ OPTIMIZAR LA COMBUSTIÓN?

17 Sin control de O 2 Contaminación ambiental por combustión Incompleta: Generación de compuestos contaminantes Ej: CO, SOx, NOx y derivados. Liberación a la atmósfera de combustibles inquinados. Pérdida de dinero por ineficiencia.

18 Cálculo de Reducción de costo de combustible E : Reducción de costo de Combustible en un año (US$/año) E = P f W T q P: Precio del Combustible (US$/litro) f: Consumo de Combustible (litro / ton de vapor) W: Capacidad de la Caldera (ton / h) T: Horas de Operación de la Caldera(h / año) q: Tasa de Reducción de Combustible

19 Cálculo de Reducción de costo de combustible % O 2 en gas de combustión Antes del ajuste: Oxígeno en gas de combustión: 6% Temperatura neta: 223 C % de exceso de aire Después del ajuste: Oxígeno en gas de combustión: 2,3% Temperatura neta: 195 C Reducción de O 2 : 6% - 2,3% = 3,7% Ahorro: 2,4% - 0,6% = 1,8% % de ahorro de combustible

20 Cómo medirlo? Instrumentación adecuada para llevar a cabo la medición

21 CÓMO MEDIRLO? Analizadores de O 2 por Sonda de Circonio Analizadores de O 2 y CO por Diodo Láser Sintonizable Convertidor Panel Remoto Sonda con celda de Circonio Sensor Láser

22 Analizadores de O 2 por Sonda de Circonio Analizadores remotos Sonda Convertidor Analizadores Integrales

23 Configuración Típica de un Analizador Remoto Sonda de Circonio Alimentación del Detector Conversor 4-20 ma + HART Gas de Calibración Aire de Referencia Señal del Detector (mv) Alimentación 4-20 ma + HART Aire de Instrumento Unidad de Ajuste de Flujo Gas de Zero Gas de Span

24 Características del Analizador Convertidor - Múltiples Sondas - Múltiples zonas Sondas Zona A Zona B

25 Analizadores de O 2 y CO por Diodo Láser Sintonizable Analizadores con panel integral Panel remoto Analizadores para múltipes zonas

26 Configuraciones Típicas Optimización de Combustión

27 Ventajas: Optimización de Combustión

28 OXÍGENO Medición primaria para la eficiencia de la combustión. Es típicamente también utilizado en aplicaciones de seguridad CO Ideal para ajuste de Set Point (para exceso de aire) Precursor de aumento brusco de combustibles Exceso de combustible Exceso de Aire CO & Combustibles INSEGURO Aumentode COy CO2 Pérdida de eficiencia EFICIENCIA IDEAL Pérdida de Eficiencia Aumento considerable de NOx NOx CO % EXCESODE AIRE O 2

29 Medición simultánea de O 2 y CO Ajustes de Set Point - O 2 Vs CO Test: Ajustes deset Point, cruces O2 y CO. Concentración de CO (ppm) Cuzamiento ideal y repetible Primer cruazamiento. El operador reduce el O2 y se incementa bruscamente el CO. Segundo cruzamiento. El operador incrementa el O2 produce una reducción brusca del CO. Concentración de O2 (%) Tiempo

30 Aplicaciones Calderas - Calderas Pequeñas: desde 5 ton/h - Calderas de Centrales Térmicas 200 ton/h o de mayor capacidad Hornos - Refinerías - Petroquímicas Hornos de Cal / Cerámica Hornos de Cocimiento de Acero

31 Conclusión La optimización de la combustión permite las siguientes ventajas: Reducción del consumo de combustible. Considerable ahorro en los costos de generación/producción. Reducción de las emisiones de contaminantes indeseados.

32 PREGUNTAS?

33 AGRADECEMOS SU ATENCION