MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA SALIDA GASES DEL

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SEMINARIOSEMINARIO
MONITOREO CONTINUO DE
TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA SALIDA
GASES DEL HOGAR
Elaborado por:
Ing. Jaime González
jaimegonzalez@valvexport.com
Ing. Andres Silva
asilva@valvexport.com
T. 321 3718334
SCF LTDA Soluciones para Control de Fluidos
www.scfingenieria.com
SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE
TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
El manejo óptimo de una caldera
La operación de una caldera y
sus equipos auxiliares
requiere la aplicación de
razonamiento intuitivo y juicio
técnico, para poner a prueba
todas las consideraciones de
diseño y construcción.
Esta en manos de los operadores y sus instrumentos alcanzar
una optimización de éstas habilidades.
habilidades
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Funciones esenciales del operador
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
Monitoreo de las
condiciones de operación
Optimización de eficiencia
Prevenir deterioro de
equipos
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Monitoreo del TSGH
Temperatura Salida Gases del Hogar
La temperatura promedio de los
gases que salen del hogar es una
variable fundamental en la
operación 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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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Monitoreo y control TSGH
Típicamente existe mas instrumentación instalada en el lado vapor que en
el lado fuego de la caldera.
y son los únicos
sitios de monitoreo en el
flujo de los gases.
El lado fuego provee la entrada
de energía calorífica al sistema
El monitoreo del TSGH es por lo tanto indispensable
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Problemas por falta de medición de la
temperatura TSGH
1. Formación de escoria
por 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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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Problemas por falta de medición de la TSGH
2. Perdida de eficiencia térmica
La eficiencia térmica esta definida por la diferencia entre la temperatura
TSGH y la temperatura de salida por chimenea T2
TSGH
E = m k ΔT
E = Energía entregada por convección
m = 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 TSGH
incrementando perdidas a la atmosfera
T2
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Causa raíz de las altas temperaturas TSGH
3. Excesivo flujo de aire primario ocasiona altas temperaturas
TSGH que al no ser medidas continuamente no permiten
controlar éste flujo de aire.
Cuando el aire primario que llega al
quemador NO excede una velocidad de
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 óptimo flujo aire primario
Llama con excesivo flujo aire primario
Al 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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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Equipos para medición de TSGH
TERMOCUPLA RETRACTIL (FURNACE PROBE)
DETALLE SOPORTE PARED
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
gases pasando por los sobrecalentadores .
Se retraen cuando la temperatura de los gases excede
500°C, evitando así dañar la termocupla.
Termocupla
EXTENCION
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Equipos para medición de TSGH
TERMOCUPLAS 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
pruebas puntuales.
Esta tecnología se utiliza para definir
perfiles de temperatura dentro del hogar,
identificando problemas
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Principio de operación
INFRA--VIEW Tecnología de medida IR
INFRA
INFRA-VIEW obtiene la energía térmica del CO2
creado en el hogar como producto de la
combustión, midiendo desde el exterior de la
caldera
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.
Lo hace sensando la radiación Infrarroja
(IR) producida al excitarse térmicamente
las moléculas de CO2.
CAMPO DE VISTA
Menor volumen de
moléculas de CO2
Radiación CO2
Filtros de
espectro
Otras radiaciones
Mayor volumen de
moléculas de CO2
Así se obtiene una lectura de temperatura indicativa
del ambiente general dentro de la caldera. (No en un
solo punto)
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Puesta en funcionamiento
FACIL INSTALACIÓN
INFRA-VIEW requiere únicamente suministro
de aire (60 PSI ) y 12-24 VDC para generar la
señal de control.
Alimentación aire de
instrumentación 15 PCM
70 – 90 PSI
Aire de purga
Actuador válvula de
aislamiento
Sensor infrarrojo de temperatura
INFRA-VIEW se instala permanentemente con
una brida sobre cualquier puerta, mirilla o
manga con acceso a la caldera.
Bridas de montaje
ANSI 2” x 150#
Señal de salida 4-20 mA
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Esquema general de construcción
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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
Características de la medida para control
El Infra-View entrega una señal 4-20mA
representativa 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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TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR
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.
EL SALVADOR
Ingenio El Angel
Se encuentra instalado 1 Infra-View. Funcionando
desde 2010
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Compañía
Ameren
American Electric P.
Arizona Public Serv.
American Refuel
Allegheny
Alliance
Alliant
Alabama Power
Ameren-UE
Ameren
Alcoa Power
AES Somerset
Boston Edison
Bharat Heavy Elect.
Cabot
Canal Electric
Consolidated Edison
Consumers Power
Carolina Power & L.
Constellation
City Public Service
Com Electric
Central Hudson Gas
Commonwealth Ed.
Central Illinois
Central Main
City of Colorado Spr.
Com Electric
City Utilities
Conective
Dynegy
Dairyland Power
Dayton Power
Deseret Gen.
Del Marva P&L
EME Homer
Entergy
East China Power
Nombre Planta
Labadie
Mitchell
Kammer
Cholla
Hempstead
Essex
Semass
Pleasants
Ottumwa
Burlington
E.C. Gaston
CIPS
Rush Island
Coffeen
Newton
Australia
New Boston
Tiruchirapalli
Pampa
Billerica
Ravenswood
JH Campbell 3
Lee
Roxboro
C.P. Crane
Sommers Deely
Roseton
Waukegan
Joliet
Fisk
Will County
Powerton
Crawford
Kincaid
Collins
Newton
Wyman Steam
Ray D. Nixon
Canal
Southwest
Vienna
Baldwin
Alma 1-5
J.P.M.
Genoa
J. M. Stuart
Bonanza
Edgemoor
Homer City
Little Gypsy
Gerard Andrus
Michoud Ses
PRC China
Combustible
Coal
Coal
Coal
Coal
Refuse
Refuse
Refuse
Coal
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil
Oil
Coal
Oil
Oil
Oil
Oil
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil
Coal
Oil
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil
Coal
Oil
Oil
Oil
Coal
Compañía
Florida Power & L.
Foster Wheeler
First Energy
Georgia Power
Gainesville
GPU
Georgia Power
Hoosier Energy
Harmac Pacific, Inc.
Hamon Research
Iowa Electric
Illinois Power Co.
IES
Jackson Electric
JEA
Kincaid
Kansas City P&L
Korea Electric
Los Angeles Dept.P&L
Louisville G&E
Loy Yang Power
Louisiana P&L
Mississippi Power
Missouri Basin
Montana Power
Monogohela
Midwest
MidAmerican
Mirant Canal
Montenay Pacific P.
Muscatine P&W
New Brunswick P.
Niagara Mohawk
Nalco Fueltech
Nova Scotia Power
Northern Indiana P.
New Heights Recovery
Nevada Power Co.
Ontario Power
Omaha Public Power
Otter Tail Power
Owensboro Municipal
Ohio Edison
Orion Power Avon P.
Pacificorp
Nombre Planta
Crystal River 1&2
Cape Canaveral
Pt. Everglades
Sanford
Perryville
Charleston
East Lake
Yates
Deerhaven
Seward
Wansley
Bowen
Bloomington, IN
Canada
Indian River
Prairie Creek
Baldwin
Hennepin
Burlington
Combustible
Coal
Oil
Oil
Oil
St. John's
Kincaid
Hawthorn
South Korea
Valley
Cane Run
Australia
Little Gypsy
V. Daniel
Laramie
Corette
Pleasants
Eme,LLC-Crawford
Louisa
Sandwich, MA
Long Beach, CA
Muscatine, IA
Dalhousie
Syracuse, NY
Naperville, IL
Tufts Coves
Hammond, IN
Allen S. King
Reid Gardner
Lambton GS
Lakeview
North Omaha
Hoot Lake
Elmer Smith
W.H. Sammis
Avon Lake
Cheswick
Naughton
Hunter
Jim Bridger
Dave Johnson
Wyodak
Carbon Plant
Huntington Canyon
Oil
Coal
Oil
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil
Refuse
Coal
Oil
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil / Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Compañía
PP&L Montana
Premier Power Ltd.
PSI Energy Inc.
PPL Generation
Public Service of CO
Refuse
Coal
Coal
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Wood
Coal
Coal
Coal
Coal
Potomoc Elec. P.
PP&L Montana
PP&L Generation
Portland General E.
Public Service E.&G
Pennsylvania P&L
P.S. Co of N. Hamp.
Public S. of Oklahoma
Saskpower
Sikeston
Seminole Electric
Southwestern Elec.
Sithe New Boston LLC
Southern Calif. Ed.
Southern Ind.
Salt River Projects
S.Carolina Elec&Gas
Southern Pacific
St. Joseph L&P
Southwestern Ele. P.
Savannah E&P
Sunbury Gen.
Southwestern Public
Shanghai Power
Texas Utilities
Tennessee Valley A.
TXU
TU Electric
Texas Utilities
Texas Municipal P.
Texas Utilities Gas
Tampa Elect. P.
Texas Utilities
TU Electric
Utah P&L
U.S. Dept of Energy
Union Elec. D.B.A.
Wheelabrator Glouc.
Western Resources
West Texas Utilities
Wheelabrator Glouc.
W.Falls
Wisconsin Public S.
Wisvest-Connect.
Western Farmers
Nombre Planta
J.E. Corrette
Ireland
Gibson
Montour
Denver, CO
Comanche
Morgantown
Billings MT
Lehigh Valley, PA
Boardman
Mercer
Allentown, PA
Brunner Island
Newington
Schiller
Northeastern 3&4
Saskatchewan
Sikeston
Tampa, FL
Welsh
Boston, MA
Redondo
Ormand Beach
Cartersville, GA
Navajo
Canady's S.C.
San Francisco, CA
Lake Road
Welsh
Kraft
Sunbury
Harrington
Wai Gao Chiao
Sandow
Knoxville, TN
Chattanooga
Big Brown
Monticello
Widows Creek
Lake Hubbard/Park.
Mountain Creek
Northlake
Byran, TX
Lake Hubbard
Cannon
Eagle Mountain
Morgan
Graham
Hunter
Huntington Canyon
Pittsburgh, PA
Labadie
Westville, NJ
KPL Gas Ser.
Oklaunion
Ft. Lauderdale
Spokane, WA
Morrisville, PA
Weston Steam
Bridgeport Harbor
Hugo
Pág. 16
Combustible
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Oil
Oil
Coal
Oil
Oil
Oil
Coal
Coal
Coal
Oil
Oil
Coal
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Lignite
Lignite
Lignite
Lignite
Lignite
Lignite
Coal
Lignite
Oil
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Coal
Refuse
Coal
Coal
Refuse
Refuse
Refuse
Coal
Refuse
Coal
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Referencias
Exit-gas temperatures sizzle., ISA Intech June 1st
2005.
http://www.isa.org/InTechTemplate.cfm?Section=archives4&t
emplate=/ContentManagement/ContentDisplay.cfm&Content
ID=44754
Getting the most from boilers, December 1st, 2008
Industrial Fuels and Power by IFandP
http://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
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