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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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. SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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) SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR Esquema general de construcción SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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. SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR 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 SEMINARIO MONITOREO CONTINUO DE TEMPERATURA SALIDA GASES DEL HOGAR 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
