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Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
Numero pedido ECUDOS: K9-7227 - Junio 6 2014 1
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
2
1. Introducción …………………………………………………………………………..
2. Sección A. Metodología utilizada, Registro de datos …………………………….
3. Sección B. Metodología utilizada, Calculo de eficiencias ………………………..
4. Sección C. Conclusiones generales ………………………………………………..
5. Sección D. Problemas específicos ………………………………………………….
6. Sección E. Recomendaciones ………………………………………………………
7. Anexo 1. Hojas de calculo eficiencias térmicas …………………………………...
8. Anexo 2. Registro flujo aire forzado …………………………………………………
9. Anexo 3. Tabulación RPM de alimentadores según % de alimentación ………...
10. Anexo 4. Registro datos aires de distribución ……………………………………..
11. Anexo 5. Registro datos aires de turbulencia ……………………………………...
12. Anexo 6. Registro presiones bajo parrilla ………………………………………….
13. Anexo 7. Registro fotográfico de pantallazos cuarto de control …………………
14. Anexo 8. Datos originales para realización del proyecto …………………………
3
4
5– 7
9– 13
14
15
16 – 24
25 – 36
37 – 38
39
40
41
42 – 44
45 - 60
Pag.
TABLA DE CONTENIDO
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
1. INTRODUCCION
La empresa Ecudos S.A, emitió el día 6 de Junio de 2014, el pedido
numero: K9-7227, solicitando un análisis de la combustión para las calderas
FIVES 1, 2 y 3.
Actualmente la generación conjunta de las 3 calderas varia entre 130 y 140
ton/hr. Estos valores corresponden a la suma de las mediciones individuales
por caldera que a su vez varían entre 35 y 49 ton/hr en lugar de las 60
toneladas originales.
SCF Ltda. realizó mediciones de aires de combustión y emisiones de gases
en la planta de Ecudos la semana comprendida entre el 22 al 26 de
Septiembre. Durante esta semana se realizaron mediciones de aires
forzados, distribución y turbulencia para cada caldera.
Este informe describe la metodología, resultados, conclusiones y
recomendaciones de datos obtenidos como resultado de estas mediciones.
3
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
METODOLOGIA UTILIZADA
SECCION A. REGISTRO DE DATOS
SCF recopilo la siguiente información durante la semana del 22 de
Septiembre 2014:
4
1. Aires forzados en ducto salida de pre-calentador en todas las calderas.
2. Presiones aires forzados antes del Dámper y debajo de parrilla.
3. Emisiones de O2 y CO en los ductos de gases saliendo del pre-
calentador, en todas las calderas.
4. Aires para distribución de biomasa y aires para turbulencia en todas las
calderas.
5. Revoluciones de los alimentadores en la caldera 3 cuando el aire forzado
estaba a 25, 50 y 75%. El Ingeniero José Guevara suministró las
revoluciones de las calderas 1 y 2.
6. Fotos pantalla de control en todas las calderas a 25, 50 y 75% de aire
forzado.
Todos estos datos están resumidos en los anexos de esta presentación.
Sección A
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
METODOLOGIA UTILIZADA
SECCION B. CALCULO DE LAS EFICIENCIAS
Tuvimos en cuenta el consumo de bagazo, exceso de aire, temperatura de
agua de alimentación, y generación de vapor definidos por el fabricante,
incorporándolos a una hoja de calculo donde también se tiene en cuenta la
composición de la biomasa y su poder calorífico, encontrando el aire total
de combustión igual al ofertado por el fabricante.
5
Capacidad de generación de vapor sobrecalentado
60 ton/hr
Presion vapor sobrecalentado 22 BAR
Temperatura agua alimentación 105 °C
Consumo bagazo 25.5 ton/hr
Eficienca 81 %
Exceso de aire 30 %
Flujo de aire forzado 97000 kg/hr
Flujo aire de turbulencia 8000 kg/hr
Flujo aire de distribucion 8000 kg/hr
Total aire combustion 113000 kg/hr
Sección B
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6
Observación
Esta hoja de calculo servirá
para analizar todas las calderas
con varios % de aire forzado.
METODOLOGIA UTILIZADA
SECCION B. CALCULO DE LAS EFICIENCIAS
Elaboración hoja de calculo referencia diseño
Sección B
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METODOLOGIA UTILIZADA
SECCION B. CALCULO DE LAS EFICIENCIAS
Determinación flujos de biomasa con base en RPM
Para la caldera 3, operando a máxima capacidad (57 ton/hr) con un exceso de aire del 35%,
concluimos que el bagazo entrando era de 23380 kg/hr, con un promedio de RPM de 5.8, lo cual
nos dio una descarga promedio de 4040 kg/hr/ revolución. Utilizamos esta misma descarga para la
unidad 2.
En la unidad 1 las cifras de generación de vapor, al 75%, no s indicaron que el valor de descarga
por revolución debía ser mayor (ver cifras en rojo).
Todos los cálculos posteriores en este estudio parten de estos flujos de bagazo calculados.
Sección B
Caldera % de
alimentacion
RPM / Alimentador RPM prom
Flujo bagazo
Kg bagazo / RPM Prom. 1 2 3 4 5 kg/hr
1
19 3.3 3.3 3.9 2.8 3.2 3.3 17750 5390
31 3.7 3.7 4.1 3.2 3.8 3.7 19949 5390
50 4.25 4.5 4.5 4 4.5 4.4 23447 5390
2
19 2.9 3.1 3.5 4.8 2.7 3.4 13749 4040
34 3.2 3.4 3.7 4.8 3.5 3.7 15040 4040
62 4.8 4.6 5.5 6.6 5.4 5.4 21827 4040
3
19 3.9 3.8 3.8 3.7 2.2 3.5 14045 4040
32 5.3 4.9 4.4 4.4 3.4 4.5 18126 4040
43 7.2 6.4 5.4 5.5 4.4 5.8 23383 4040
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SECCION B. CALCULO DE LAS EFICIENCIAS
Caldera # 1 2 3
Apertura damper forzado % 25 50 75 25 50 75 25 50 75
Flujo vapor ton/hr 35.7 42 49 27.7 30.9 44.6 27.7 37.5 57.1
Combustible requerido ton/hr 17.7 19.9 23.4 13.7 15.2 21.8 14 18 26
Vapor / bagazo 2.0 2.1 2.1 2.0 2.0 2.0 2.0 2.1 2.2
Eficiencia térmica calculada % 69.3 72.5 72.1 69.5 70.1 70.5 68.1 71.2 75.5
Variables que afectan la eficiencia
O2 Prom. % 5.7 8.5 4.6 6.8 6.0 6.6 11 6.1 5.5
Exceso de aire % 35 65 28 49 40 45 70 41 35
CO Prom. ppm 3764 3042 3683 2526 3882 3409 3227 5326 5009
Presion bajo parrilla max.
mmH2O 13 7.1 8.1 5 8 11 5 10 8
Aire bajo parrilla ton/hr 72 103.8 93.4 59.7 62.4 99.3 71.6 77.5 111.8
Relacion aire/comb
4.1 5.2 4.0 4.4 4.1 4.6 5.1 4.3 4.3
Basados en los flujos de bagazo definidos por las revoluciones de cada alimentador, y teniendo en
cuenta los niveles de O2 y CO, hemos evaluado las eficiencias térmicas por caldera.
Para lograr que las relaciones vapor generado / bagazo sean razonables hemos tenido que corregir los
valores de vapor generado indicados en el cuarto de control durante las pruebas. (ver anexo 1 para
hojas de calculo individuales)
Sección B METODOLOGIA UTILIZADA
Resumen global
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SECCION C. CONCLUSIONES GENERALES
Utilizando los valores de consumo de bagazo calculados con base en las revoluciones de cada
alimentador, se calcularon los flujos de vapor máximos obtenibles, teniendo en cuenta el exceso de
aire y las emisiones de CO. (Entre 2 y 2.2 kg vapor / kg bagazo con 50% de humedad)
Los valores indicando generación de vapor en el cuarto de control deben ser corregidos puesto que
darían relaciones de vapor generado / consumo de biomasa que son imposibles de obtener. (Valores
en rojo corresponden a estos casos)
DATOS OBTENIDOS EN HOJAS DE CALCULO
Caldera # 1
2
3
Apertura dámper forzado % 25 50 75 25 50 75 25 50 75
Flujo vapor ton/hr 35.7 42 49 27.7 30.9 44.6 27.7 37.5 57.1
Combustible requerido ton/hr 17.7 19.9 23.4 13.7 15.2 21.8 14 18 26
Vapor / bagazo 2.0 2.1 2.1 2.0 2.0 2.0 2.0 2.1 2.2
Sección C
Corrección mediciones flujos de vapor
DATOS OBTENIDOS EN CUARTO DE CONTROL
Generacion vapor cuarto control ton/hr 44 48 49
45 50 44
53 56 59
Factor de correccion 0.6 0.7 0.7 0.6 0.6 1.0 0.5 0.7 1.0
Vapor CC / bagazo 2.5 2.4 2.1 3.3 3.3 2.0 3.8 3.1 2.2
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SECCION C. CONCLUSIONES GENERALES Sección C
Baja alimentación de combustible por mala distribución sobre parrilla
Las calderas 1 y 2 presentan valores de RPM promedio para cada alimentador
inferiores a los valores de la caldera 3.
Creemos que en estas calderas se presentan acumulaciones de biomasa sobre
parrilla con mas frecuencia que en la caldera 3, forzando a los operadores a limitar la
alimentación y por lo tanto la generación de vapor.
Caldera No. 1 2 3
Apertura damper forzado % 25 50 75 25 50 75 25 50 75
Revoluciones promedio RPM 3.3 3.7 4.4 3.4 3.8 5.4 4 4.5 6.5
En la caldera 3, durante las pruebas, se realizaron ajustes manuales de los platinas de
lanzamiento y de los aires para distribución, logrando incrementar la generación de
vapor hasta 59 ton/hr durante un tiempo corto.
Esta prueba demuestra que con una mejor distribución del bagazo se podrá
incrementar la generación en las 3 calderas.
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SECCION C. CONCLUSIONES GENERALES Sección C
CURVAS GENERALES DE AIRE BAJO PARRILLA VERSUS % APERTURA DAMPER
Las curvas adjuntas representan los flujos de
aires “bajo parrilla”, en cada caldera, variando la
apertura de los dampers entre 25 y 75%.
La recta punteada en negro corresponde al flujo
de aire forzado bajo parrilla, teórico si la caldera
funcionara con un 81% de eficiencia y un 30% de
exceso de aire como fue originalmente diseñada.
Es evidente que con aperturas del dámper, por
debajo del 50%, no existe control adecuado en
ninguna de las calderas.
La caldera No.3, operando con una parrilla
cubierta uniformemente, durante un corto
tiempo, opero muy cerca de la curva de diseño.
Esto se logro con ajustes manuales de platinas
de lanzamiento y aires de distribución.
25
35
45
55
65
75
85
95
105
115
25 35 45 55 65 75
Flu
jo A
ire
baj
o p
arri
lla (
ton
/hr)
% apertura damper
3
2
1
Diseño
Se considera indispensable mejorar la distribución de biomasa sobre parrilla para que ejerza
una restricción uniforme al flujo de aire forzado, limitando el acceso de aire.
Incluir zonificación bajo parrilla ayudara eficazmente a cumplir este objetivo.
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SECCION C. CONCLUSIONES GENERALES Sección C
CURVAS RELACION AIRE – BAGAZO
40
50
60
70
80
90
100
110
120
13 18 23 28
Flu
jo a
ire
(t
on
/hr)
Flujo bagazo (ton/hr)
3
2
1
Diseño
La grafica adjunta presenta una línea negra punteada que indica la relación ideal de aire y
bagazo de acuerdo con el diseño original de la caldera. (30% exceso de aire 81% eficiencia).
Las calderas 2 y 3 presentan flujos de aire por encima de los valores ideales, pero siguiendo
una relación similar.
La caldera 1 presenta un alto exceso de aire al operar al 50% y por ello se desvía
apreciablemente de la tendencia.
Nota importante:
A menos que el aire ingresando al
hogar encuentre el combustible, en
proporciones similares a través de
toda el área de la parrilla,
NO PODEMOS ESPERAR UNA
GENERACION CON ALTA
EFICIENCIA Y POR LO TANTO
UNA ALTA GENERACION DE
VAPOR.
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SECCION C. CONCLUSIONES GENERALES Sección C
EVIDENCIAS DE COMBUSTION INCOMPLETA
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
CO
(P
PM
)
% apertura damper
Los altos niveles de CO en las 3 calderas, medidos en el ducto saliendo del pre-calentador, son
evidencia de una mezcla deficiente entre el aire de combustión y el bagazo suspendido en los gases
sobre la parrilla.
Aun la caldera 1, con 65% de exceso de aire, al operar el dámper al 50% no logra bajar de 3000 ppm.
Nuevamente concluimos que se requiere mejorar la distribución de la biomasa sobre parrilla y
controlar la inyección de aire por zonas de parrilla.
Nivel aceptable de
CO es 200 ppm
Caldera 3
Caldera 2
Caldera 1
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SECCION D. PROBLEMAS ESPECIFICOS
1. Medición incorrecta de flujos de vapor.
2. Presión insuficiente del aire, después de los dámper de aire forzado, obligando a los
operadores a dejar abiertas las compuertas que alimentan cada lado de la parrilla.
Esto a su vez impide controlar flujos uniformes pasando a través de la parrilla.
3. Distribución desigual del aire pasando por parrilla, por falta de zonificación bajo
parrilla. No existen compuertas que dividan la parrilla en varias zonas.
4. Alimentación desigual de bagazo por cada distribuidor, por no tener indicación de
las revoluciones individuales, ni localmente ni en el cuarto de control. Es necesario
definir el flujo de bagazo / revolución para cada alimentador.
5. Distribución desigual del bagazo sobre parrilla
5.1 Por no tener válvulas electro-neumáticas que pulsen el bagazo a
diferentes profundidades cumpliendo ciclos programados en un PLC.
5.2 Por no tener actuadores neumáticos que varíen la posición de las platinas de
lanzamiento continuamente.
Sección D
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SECCION E. RECOMENDACIONES
Sección E
1. Medición de vapor: Calibrar los medidores de vapor existentes contra un patrón.
2. Control presión aire bajo parrilla,
2.1 Incrementar en 50 mmH2O, la presión en el ducto que alimenta las dos compuertas bajo
parrilla, cambiando el ventilador o incrementando su velocidad y la potencia del motor.
2.2 Instalar compuertas manuales para zonificación bajo parrilla.
2.3 Automatizar el control de los dos compuertas que alimentan cada costado bajo parrilla,
enlazando su apertura con el vacio medido en el hogar.
3. Control distribución bagazo sobre parrilla.
3.1 Reemplazar las válvulas mariposa manuales para aires de distribución bajo cada alimentador,
por válvulas electro-neumáticas controladas por un PLC, que aseguren un esparcimiento
uniforme sobre parrilla. (Actualmente las válvulas mariposa las dejan completamente abiertas)
3.2 Incrementar la presión en el ducto que alimenta las válvulas para aires de distribución, de 18
inH2O a 25 inH2O, cambiando el ventilador o incrementando su velocidad y la potencia del
motor.
4. Igualar alimentación de bagazo sobre parrilla.
Incorporar tacómetros en todos los alimentadores, con indicación local digital, de forma que los
operarios puedan observarlos continuamente. Enviar señal de los tacómetros al cuarto de control,
convirtiéndola en ton/hr para utilizarla en el control de combustión.
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HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA
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Caldera 3 - Condiciones de máxima capacidad – Dámper 75%
Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 57122 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 75.5 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 201834324 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 8 7.25 6 6 5
Combustible requerido 26058 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 92468
Aire con 30 % exceso 120208
Area ducto (m2) 2.2 Medicion de O2 5.5 %
Exceso de aire por O2 35 %
Aire con 35 % exceso 124832 kg/hr
Aire bajo parrilla 111832 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kg
Ingenio ECUDOS - Ecuador
DATOS DISEÑO CALDERA
Entalpia del agua 440.27 KJ/kg
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5
Ton. vapor /
Ton. Carbon2.19 Kg/hr
Temperatura agua alimentacion
Aire bajo parrilla (primario)
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
kg/hr
FIVES Penhoet
AIRE PARA BIOMASA
Aire de distribucion
Aire de turbulencia
Total aire para combustion
RPM promedio 6
kg/RPM promedio 4040
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)5011 4541 3758 3758 3132
Total combustible consumido (ton/hr) 26058
ALIMENTACION COMBUSTIBLE % CUARTO DE CONTROL: 50%
Velocidad prom en ducto
salida precalentador16.5 m/s
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Caldera 3 - Dámper 50%
Anexo 1 HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 37415 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 71.2 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 140187252 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 5.3 4.9 4.4 4.4 3.4
Combustible requerido 18099 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 64225
Aire con 30 % exceso 83492
Area ducto (m2) 2.25 Medicion de O2 6.1 %
Exceso de aire por O2 41 %
Aire con 41 % exceso 90557 kg/hr
Aire bajo parrilla 77557 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
Ingenio ECUDOS - Ecuador FIVES Penhoet
AIRE PARA BIOMASA
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
Aire bajo parrilla (primario)
kg/hrAire de distribucion
DATOS DISEÑO CALDERA
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kgAire de turbulencia
Total aire para combustion
KJ/kg
RPM promedio 4
Ton. vapor /
Ton. Carbon2.07 Kg/hr
kg/RPM promedio 4040
ALIMENTACION COMBUSTIBLE
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5Temperatura agua alimentacion
Entalpia del agua 440.27
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)4779 4419 3968 3968
Total combustible consumido (ton/hr) 18099
18099
Velocidad prom en ducto
salida precalentador11.4 m/s
% CUARTO DE CONTROL: 32%
3066
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Caldera 3 - Dámper 25%
HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 27730 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 68.1 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 108626926 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 3.9 3.8 3.8 3.7 2.2
Combustible requerido 14024 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 49766
Aire con 30 % exceso 64696
Area ducto (m2) 2.2 Medicion de O2 11.3 %
Exceso de aire por O2 70 %
Aire con 70 % exceso 84602 kg/hr
Aire bajo parrilla 71602 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
Ingenio ECUDOS - Ecuador FIVES Penhoet
AIRE PARA BIOMASA
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
Aire bajo parrilla (primario)
kg/hrAire de distribucion
DATOS DISEÑO CALDERA
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kgAire de turbulencia
Total aire para combustion
KJ/kg
RPM promedio 3
Ton. vapor /
Ton. Carbon1.98 Kg/hr
kg/RPM promedio 4040
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5Temperatura agua alimentacion
Entalpia del agua 440.27
ALIMENTACION COMBUSTIBLE % CUARTO DE CONTROL: 19%
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)4513 4387 4437 4254 2610
Total combustible consumido (ton/hr) 14045
Velocidad prom en ducto
salida precalentador10.5 m/s
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Caldera 2 – Dámper 75%
HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 44678 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 70.5 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 169062775 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 4.8 4.6 5.5 6.6 5.4
Combustible requerido 21827 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 77454
Aire con 30 % exceso 100690
Area ducto (m2) 2.2 Medicion de O2 6.6 %
Exceso de aire por O2 45 %
5.1 Aire con 45 % exceso 112308 kg/hr
Aire bajo parrilla 99308 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kg
Ingenio ECUDOS - Ecuador
DATOS DISEÑO CALDERA
Entalpia del agua 440.27 KJ/kg
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5
Ton. vapor /
Ton. Bagazo2.05 Kg/hr
Temperatura agua alimentacion
Aire bajo parrilla (primario)
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
kg/hr
FIVES Penhoet
AIRE PARA BIOMASA
Aire de distribucion
Aire de turbulencia
Total aire para combustion
RPM promedio 5
kg/RPM promedio 4040
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)3616 3460 4122 4966 4036
Total combustible consumido (ton/hr) 21827
ALIMENTACION COMBUSTIBLE % ALIMENTACION: 62%
Velocidad prom en ducto
salida precalentador14.6 m/s
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20
Caldera 2 - Dámper 50%
HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 30904 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 70.1 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 117608887 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 3.3 3.4 3.7 4.9 3.5
Combustible requerido 15184 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 53881
Aire con 30 % exceso 70045
Area ducto (m2) 2.25 Medicion de O2 6 %
Exceso de aire por O2 40 %
Aire con 40 % exceso 75433 kg/hr
Aire bajo parrilla 62433 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
Ingenio ECUDOS - Ecuador FIVES Penhoet
AIRE PARA BIOMASA
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
Aire bajo parrilla (primario)
kg/hrAire de distribucion
DATOS DISEÑO CALDERA
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kgAire de turbulencia
Total aire para combustion
KJ/kg
RPM promedio 4
Ton. vapor /
Ton. Carbon2.04 Kg/hr
kg/RPM promedio 4040
ALIMENTACION COMBUSTIBLE
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5Temperatura agua alimentacion
Entalpia del agua 440.27
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)3526 3641 3999 5229
Total combustible consumido (ton/hr) 15184
Velocidad prom en ducto
salida precalentador9.2 m/s
% CUARTO DE CONTROL: 35%
3805
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
21
Caldera 2 - Dámper 25%
HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 27744 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 69.5 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 106493979 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 2.9 3.1 3.5 4.8 2.7
Combustible requerido 13749 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 48789
Aire con 30 % exceso 63425
Area ducto (m2) 2.2 Medicion de O2 6.8 %
Exceso de aire por O2 49 %
Aire con 49 % exceso 72695 kg/hr
Aire bajo parrilla 59695 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
Ingenio ECUDOS - Ecuador FIVES Penhoet
AIRE PARA BIOMASA
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
Aire bajo parrilla (primario)
kg/hrAire de distribucion
DATOS DISEÑO CALDERA
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kgAire de turbulencia
Total aire para combustion
KJ/kg
RPM promedio 3
Ton. vapor /
Ton. Carbon2.02 Kg/hr
kg/RPM promedio 4040
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5Temperatura agua alimentacion
Entalpia del agua 440.27
ALIMENTACION COMBUSTIBLE % Alimentacion: 19%
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)3453 3721 4135 5669 3222
Total combustible consumido (ton/hr) 13749
Velocidad prom en ducto
salida precalentador8.8 m/s
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
22
Caldera 1 – Dámper 75%
HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 49000 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 72.1 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 181302039 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 4.25 4.50 4.50 4.00 4.50
Combustible requerido 23407 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 83061
Aire con 30 % exceso 107980
Area ducto (m2) 2.2 Medicion de O2 4.6 %
Exceso de aire por O2 28 %
Aire con 28 % exceso 106318 kg/hr
Aire bajo parrilla 93318 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
ALIMENTACION COMBUSTIBLE % ALIMENTACION: 50%
Velocidad prom en ducto
salida precalentador13.7 m/s
RPM promedio 4
kg/RPM promedio 5390
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)5266 5576 5576 4956 5576
Total combustible consumido (ton/hr) 23447
Aire bajo parrilla (primario)
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
kg/hr
FIVES Penhoet
AIRE PARA BIOMASA
Aire de distribucion
Aire de turbulencia
Total aire para combustion
Entalpia del agua 440.27 KJ/kg
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5
Ton. vapor /
Ton. Carbon2.09 Kg/hr
Temperatura agua alimentacion
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kg
Ingenio ECUDOS - Ecuador
DATOS DISEÑO CALDERA
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
23
Caldera 1 - Dámper 50%
HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 42000 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 72.5 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 154516575 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 3.7 3.7 4.1 3.2 3.8
Combustible requerido 19949 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 70790
Aire con 30 % exceso 92027
Area ducto (m2) 2.25 Medicion de O2 8.5 %
Exceso de aire por O2 65 %
Aire con 65 % exceso 116803 kg/hr
Aire bajo parrilla 103803 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
% ALIMENTACION: 31%
55135359 6000 4718
Total combustible consumido (ton/hr) 19949
Velocidad prom en ducto
salida precalentador15.3 m/s
KJ/kg
RPM promedio 4
Ton. vapor /
Ton. Carbon2.11 Kg/hr
kg/RPM promedio 5390
ALIMENTACION COMBUSTIBLE
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5Temperatura agua alimentacion
Entalpia del agua 440.27
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)5359
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kgAire de turbulencia
Total aire para combustion
Aire bajo parrilla (primario)
kg/hrAire de distribucion
DATOS DISEÑO CALDERAAIRE PARA BIOMASA
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
Ingenio ECUDOS - Ecuador FIVES Penhoet
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
24
Caldera 1 - Dámper 25%
HOJA DE CALCULO EFICIENCIA TERMICA Anexo 1
Empresa Caldera marca Modelo Tipo BR3-36/58
Flujo vapor 35714 Kg/hr
C 43.5 Presion 22.0 bar
H2 4.5 Temp 340 °C 97000
S 0.1 8000
O2 51.9 8000
Temp Agua 105 °C 113000
105 °C
Eficiencia termica 69.3 %
Poder calorifico
Kcal/Kg1850 Energia requerida 137484045 KJ/hr Alimentador 1 2 3 4 5
Poder calorifico
KJ/Kg7746 RPM 3.3 3.3 3.9 2.8 3.2
Combustible requerido 17750 Kg/hr
Masa aire
estequiometrica 62987
Aire con 30 % exceso 81883
Area ducto (m2) 2.2 Medicion de O2 5.7 %
Exceso de aire por O2 35 %
Aire con 35 % exceso 85032 kg/hr
Aire bajo parrilla 72032 kg/hr
Densidad Prom. 0.839 kg/m3
Total combustible consumido (ton/hr) 17750
Velocidad prom en ducto
salida precalentador10.6 m/s
Ingreso bagazo /
aliment. (kg/hr)5434 5434 6351 4517 5214
KJ/kg
RPM promedio 3
Ton. vapor /
Ton. Carbon2.01 Kg/hr
kg/RPM promedio 5390
m3 /kg Aire
estandar estequi.
Req. / Kg mezcla
combustible
3.5Temperatura agua alimentacion
Entalpia del agua 440.27
ALIMENTACION COMBUSTIBLE % ALIMENTACION: 19%
Energia / Kg vapor 3108 KJ/kgAire de turbulencia
Total aire para combustion
Aire bajo parrilla (primario)
kg/hrAire de distribucion
DATOS DISEÑO CALDERAAIRE PARA BIOMASA
Aires de combustion a plena carga según diseño caldera
Ingenio ECUDOS - Ecuador FIVES Penhoet
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
25
Caldera 3 - Dámper al 75%
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 30.0 28.3 8.0 9.5 6.2
2 23.4 10.2 9.5 10.8 9.5
3 19.7 12.5 14.4 14.4 14.8
4 20.5 15.3 16.1 15.7 18.0
5 26.6 20.7 19.0 19.0 22.5
Prom 24.0 17.4 13.4 13.9 14.2
FLUJO (KG/HR)
Total 111832
Para esta condición se logro la máxima generación de vapor, después de esparcir
manualmente el bagazo al variar la posición de la platina de lanzamiento.
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 13 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -3 y +7 mmH2O costado izquierdo, mientras que el costado
derecho variaba entre -2.5 y +7 mmH2O
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
26
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 23.6 6.9 5.6 4.0 4.9
2 15.4 6.9 6.3 6.9 13.4
3 15.4 8.5 8.9 12.0 11.3
4 15.4 10.9 10.6 10.9 12.0
5 19.9 14.7 13.2 14.4 15.2
Prom 18.0 9.6 8.9 9.6 11.4
FLUJO (KG/HR)
Total 77557
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 18 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -1.5 y +10 mmH2O costado izquierdo y el costado derecho
variaba entre -5 y +8 mmH2O
Caldera 3 - Dámper 50%
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
27
Caldera 3 – Dámper al 25%
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 14.1 11.3 9.8 11.0 15.0
2 14.1 5.7 7.5 9.8 8.9
3 10.0 6.9 8.0 10.6 15.2
4 4.0 8.0 8.9 11.0 15.2
5 4.0 8.9 11.7 15.5 17.4
Prom 9.2 8.2 9.2 11.6 14.4
FLUJO (KG/HR)
Total 71602
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 33 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -3 y +5 mmH2O costado izquierdo y el costado derecho
variaba entre -4 y +4 mmH2O
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO EMISIONES GASES CALDERA 3
28
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 11.6 10.3 9.1 12.9 12.7
CO 4249 3875 1328 2849 3920
2 O2 11.3 10.8 11.4 12.2 11.8
CO 4802 5000 1646 2641 2945
3 O2 10.9 9.9 10.2 11.9 12.1
CO 5000 2150 2102 3150 2748
Damper
25%
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 7.1 7.8 6.2 6.1 5
CO 5000 5449 5000 5000 5000
2 O2 7.9 6 5.1 5.2 5.4
CO 5000 7751 5000 5000 6515
3 O2 7.4 5.8 5.2 5.8 5.1
CO 3985 5545 5000 5647 5000
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 7.9 6.5 5.4 4.2 5.5
CO 5000 5000 5000 5000 5000
2 O2 7 6.8 3.4 4 4.1
CO 5000 5000 5000 5000 4897
3 O2 6.7 5.3 3.3 5.9 6
CO 5000 5000 5000 5000 5250
Damper
50%
Damper
75%
SCF Ltda. realizó medición en malla de O2 y
CO sobre la sección transversal del ducto que
conduce los gases de combustión.
Se ingreso una sonda por los puertos A, B, C,
D y E a 3 profundidades diferentes.
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
29
Caldera 2 – Dámper al 75%
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 12.3 3.4 3.4 2.4 3.4
2 11.6 5.3 7.1 7.1 10.6
3 9.8 5.8 4.7 8.6 11.1
4 9.8 8.2 8.9 9.5 11.9
5 11.1 12.6 11.1 11.4 12.6
Prom 10.9 7.1 7.0 7.8 9.9
FLUJO (KG/HR)
Total 99308
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 13 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -2.5 y +8 mmH2O costado izquierdo, mientras que el
costado derecho variaba entre -1.3 y +11 mmH2O
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
30
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 10.9 2.6 3.6 3.6 4.5
2 10.6 4.5 6.3 7.3 10.9
3 10.0 5.1 9.6 7.7 10.3
4 8.1 8.1 9.3 9.6 12.1
5 11.5 10.9 11.8 11.8 12.9
Prom 10.2 6.2 8.1 8.0 10.1
FLUJO (KG/HR)
Total 62433
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 19 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -2.5 y +8 mmH2O costado izquierdo y el costado derecho
variaba entre -2.5 y +8 mmH2O
Caldera 2 - Dámper 50%
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
31
Caldera 2 – Dámper al 25%
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 11.0 4.3 5.3 3.1 4.3
2 9.7 3.1 6.1 6.8 7.5
3 9.7 6.8 6.8 11.9 10.6
4 8.7 7.5 6.1 10.2 11.0
5 13.0 13.0 12.6 11.9 12.6
Prom 10.4 6.9 7.4 8.8 9.2
FLUJO (KG/HR)
Total 59695
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 38 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -13 y +5 mmH2O costado izquierdo y el costado derecho
variaba entre -6 y +5 mmH2O.
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO EMISIONES GASES CALDERA 2
32
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 8.8 8.1 6.8 6.6 4.87
CO 1186 1755 1493 2671 3128
2 O2 8.2 7.8 5.7 6.1 5.7
CO 2046 1751 2464 2048 5000
3 O2 8.6 8.2 6.1 6 5.1
CO 2406 1893 2187 2865 5000
Damper
25%
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 7.7 7.7 5.1 5.4 6.8
CO 3410 3679 2511 1947 5000
2 O2 7.4 8.7 4.3 3.6 5.3
CO 4001 2024 4110 4536 5000
3 O2 7.3 8.7 4.4 3.8 4.9
CO 5000 2016 5000 5000 5000
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 10.7 10.2 5.2 3.6 4.2
CO 2532 586 5000 5000 5000
2 O2 9.9 9.9 5.6 3.8 3.4
CO 3150 590 5000 5000 5000
3 O2 10.7 9.5 5.1 3.6 3.9
CO 3671 456 1304 5000 3852
Damper
50%
Damper
75%
SCF Ltda. realizó medición en malla de O2 y
CO sobre la sección transversal del ducto que
conduce los gases de combustión.
Se ingreso una sonda por los puertos A, B, C,
D y E a 3 profundidades diferentes.
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
33
Caldera 1 – Dámper al 75%
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 20.7 6.4 6.4 10.1 7.8
2 14.3 6.4 4.5 10.1 13.6
3 17.5 11.1 12.0 15.7 16.3
4 16.9 7.8 13.6 16.9 18.6
5 16.9 18.6 19.2 20.2 24.3
Prom 17.3 10.1 11.1 14.6 16.1
FLUJO (KG/HR)
Total 93318
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 17 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -0.5 y +7 mmH2O costado izquierdo, mientras que el
costado derecho variaba entre -2.5 y +8 mmH2O
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
34
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 23.3 5.4 5.4 5.4 5.4
2 16.1 13.1 10.7 9.3 14.2
3 15.1 16.1 9.3 13.1 18.5
4 16.9 16.9 10.7 17.7 20.7
5 21.4 21.4 22.1 22.7 29.3
Prom 18.6 14.6 11.6 13.6 17.6
FLUJO (KG/HR)
Total 103803
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 25 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -5.5 y +7 mmH2O costado izquierdo y el costado derecho
variaba entre -3.5 y +4.3 mmH2O
Caldera 1 - Dámper 50%
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FLUJO AIRE FORZADO
35
Caldera 1 – Dámper al 25%
VELOCIDAD (m/s)
A B C D E
1 12.8 5.7 4.1 5.7 8.1
2 9.1 14.0 8.1 7.0 7.0
3 12.2 8.1 7.0 8.1 9.9
4 11.5 9.1 8.1 9.1 12.8
5 17.2 14.0 16.7 13.4 19.0
Prom 12.5 10.2 8.8 8.7 11.4
FLUJO (KG/HR)
Total 72032
La presión a la salida del pre-calentador estaba en 41 mmH2O, mientras que la presión
bajo parrilla fluctuaba entre -13 y +9 mmH2O costado izquierdo y el costado derecho
variaba entre -5 y +13 mmH2O.
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO EMISIONES GASES CALDERA 1
36
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 5.6 4 5.7 5.8 9
CO 2270 5000 3251 2850 3193
2 O2 3.9 3.8 5.5 6.9 8.2
CO 5000 5000 3285 3540 5000
3 O2 4.1 3.3 5.6 5.66 8.1
CO 5000 2157 2558 3365 5000
Damper
25%
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 10.9 10.6 8.6 6.1 7.5
CO 777 2797 4700 1305 1307
2 O2 12.1 9.6 9.1 4.7 7.2
CO 537 3077 2206 5000 5000
3 O2 10.2 9.1 8.6 7.2 6.5
CO 4272 4823 2648 5000 3850
EMISIONES GASES
Prof Gas A B C D E
1 O2 4.01 3.8 4.2 4.1 5.8
CO 3182 5000 1200 5000 5000
2 O2 5.25 4.75 5.34 4 5.5
CO 5000 2194 2970 5000 1212
3 O2 4.5 4.2 4.8 4.3 5.1
CO 5000 3185 5000 3950 2365
Damper
50%
Damper
75%
SCF Ltda. realizó medición en malla de O2 y
CO sobre la sección transversal del ducto que
conduce los gases de combustión.
Se ingreso una sonda por los puertos A, B, C,
D y E a 3 profundidades diferentes.
Anexo 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
TABULACION RPM DE ALIMENTADORES
SEGÚN % DE ALIMENTACION
37
Anexo 3
Caldera % aire
forzado %
alimentacion
RPM / Alimentador Prom.
1 2 3 4 5
1
25 19 3.3 3.3 3.9 2.8 3.2 3.3
25 3.5 3.5 4 3 3.5 3.5
50 31 3.7 3.7 4.1 3.2 3.8 3.7
75 50 4.25 4.5 4.5 4 4.5 4.4
75 5 5 5 5 5 5.0
Caldera % aire
forzado % alimentacion
RPM / Alimentador
1 2 3 4 5 Prom.
2
25 19 2.9 3.1 3.5 4.8 2.7 3.4
25 3 3.2 3.5 4.7 3 3.5
50 35 3.3 3.4 3.7 4.9 3.5 3.8
50 4 4 4.5 5.5 4.5 4.5
75 62 4.8 4.6 5.5 6.6 5.4 5.4
75 6 5.7 7 8 6.5 6.6
Los valores en rojo, son los valores registrados en sitio para cada alimentador en cada caldera,
enviados por el Ingeniero José Guevara, los demás datos son la extrapolación a otros % de
alimentación.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
TABULACION RPM DE ALIMENTADORES
SEGÚN % DE ALIMENTACION
38
Anexo 3
Caldera % Aire
Forzado %
alimentación
RPM / Alimentador
1 2 3 4 5 Prom.
3
25 19 3.9 3.8 3.8 3.7 2.2 3.5
25 4.5 4.5 4.0 4.0 3.0 4.0
50 32 5.3 4.9 4.4 4.4 3.4 4.5
43 6.9 6.1 5.2 5.3 4.3 5.6
75 50 8 7.25 6.0 6.0 5.0 6.5
65 10.8 9.2 8.2 7.8 5.8 8.4
75 13 11 9 10 6.5 9.9
Los valores en rojo, son los valores registrados en sitio para cada alimentador en cada
caldera, estos valores fueron registrados por personal de SCF, los demás datos son la
extrapolación a otros % de alimentación.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO DATOS AIRES DE DISTRIBUCION
39
Anexo 4
Puerto
Punto
Insercion
CALDERA 1
Hora
Pres. Vel. Flujo Flujo
# # mm inH20 m/s m3/s ton/hr
A
1 29 0.48 14.24 0.19 0.77
2 88 0.42 13.32 0.12 0.47
3 146 0.12 7.12 0.02 0.06
4 205 0.17 8.47 0.02 0.08
5 263 0.19 8.96 0.08 0.32
6 322 0.12 7.12 0.09 0.39
B
1 29 0.82 18.61 0.25 1.01
2 88 0.74 17.68 0.15 0.63
3 146 0.58 15.65 0.03 0.14
4 205 0.15 7.96 0.02 0.07
5 263 0.11 6.82 0.06 0.24
6 322 0.2 9.19 0.12 0.50
Totales 1.15 4.672
CALDERA 2 Hora
Pres. Vel. Flujo Flujo inH20 m/s m3/s ton/hr
0.23 9.86 0.13 0.54
0.22 9.64 0.08 0.34
2 29.06 0.06 0.26
0.3 11.26 0.02 0.10
0.3 11.26 0.10 0.40
0.22 9.64 0.13 0.52
0.65 16.57 0.22 0.90
0.48 14.24 0.12 0.50
0.45 13.79 0.03 0.12
0.32 11.63 0.03 0.10
0.23 9.86 0.09 0.35
0.36 12.33 0.16 0.67
Totales 1.18 4.803
CALDERA 3 Hora
Pres. Vel. Flujo Flujo inH20 m/s m3/s ton/hr
0.23 9.86 0.13 0.54
0.22 9.64 0.08 0.34
2 29.06 0.06 0.26
0.3 11.26 0.02 0.10
0.3 11.26 0.10 0.40
0.22 9.64 0.13 0.52
0.65 16.57 0.22 0.90
0.48 14.24 0.12 0.50
0.45 13.79 0.03 0.12
0.32 11.63 0.03 0.10
0.23 9.86 0.09 0.35
0.36 12.33 0.16 0.67
Totales 1.18 4.803
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO DATOS AIRES DE TURBULENCIA
40
Anexo 5
CALDERA 1
DIFERENCIAL PRESION (∆P InH2o)
A B C
1 3.3 3.4 3.4
2 0.1 0.4 0.3
3 2.8 2.9 2.9
VELOCIDAD (m/s)
A B C
1 37.52 38.08 38.08
2 6.53 13.06 11.31
3 34.56 35.17 35.17
FLUJO (TON/HR)
Total 7869.8
CALDERA 2
DIFERENCIAL PRESION (∆P InH2o)
A B C
1 2.4 2.4 2.6
2 0.28 0.3 0.3
3 2.6 2.8 2.3
VELOCIDAD (m/s)
A B C
1 31.99 31.99 33.30
2 10.93 11.31 11.31
3 33.30 34.56 31.32
FLUJO (TON/HR)
Total 7255.9
CALDERA 3
DIFERENCIAL PRESION (∆P InH2o)
A B C
1 3.4 3.5 3.5
2 0.1 0.4 0.3
3 2.9 3 3
VELOCIDAD (m/s)
A B C
1 38.08 38.64 38.64
2 6.53 13.06 11.31
3 35.17 35.77 35.77
FLUJO (TON/HR)
Total 7979.9
SCF Ltda. registro los flujos de aire de turbulencia en para cada una de las
calderas, con el dámper totalmente abierto
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO DATOS PRESIONES BAJO PARRILLA
41
Anexo 6
Caldera # 1 2 3
Apertura damper forzado
% 25 50 75 25 50 75 25 50 75
Presion bajo parrilla max.
mmH2O 13 7.1 8.1 5 8 11 5 10 8
Presion bajo parrilla min.
mmH2O -13 -5.6 -0.5 -13 -3 -1 -3 -5 -3
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FOTOGRAFICO PANTALLAZOS CUARTO DE CONTROL
42
Anexo 7
Caldera 1
Dámper a 25%
Dámper a 50% Dámper a 75%
Las fotos adjuntas muestran el registro
fotográfico de la condiciones de
operación encontradas para cada uno de
los momentos de la medición con
apertura de dámper forzado a 25, 50 y
75% en la caldera 1.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
REGISTRO FOTOGRAFICO PANTALLAZOS CUARTO DE CONTROL
43
Anexo 7
Caldera 2
Dámper a 25%
Dámper a 50% Dámper a 75%
Las fotos adjuntas muestran el registro
fotográfico de la condiciones de
operación encontradas para cada uno de
los momentos de la medición con
apertura de dámper forzado a 25, 50 y
75% en la caldera 2.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
44
Anexo 7
Caldera 3
Dámper a 25%
Dámper a 50% Dámper a 75%
Las fotos adjuntas muestran el registro
fotográfico de la condiciones de
operación encontradas para cada uno de
los momentos de la medición con
apertura de dámper forzado a 25, 50 y
75% en la caldera 3.
REGISTRO FOTOGRAFICO PANTALLAZOS CUARTO DE CONTROL
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
45
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
La empresa ECUDOS S.A esta interesada en aumentar la producción de
vapor de estas calderas para incrementar la producción de azúcar para el
año 2015.
Se busca incrementar los valores de flujo, presión y temperatura
acercándose lo mas posible a los valores originales.
Valores
Capacidad /
caldera Presion Temperatura
ton/hr bar °C
Actuales 45 20 300
Esperados 60 23 340
% incremento 33 15 13
En el año 1997, se incorporo un pre-calentador de aire diseñado por la
empresa consultora CIASA, elevándose la temperatura del aire primario de
35°C a 130 °C (+/-10°C). Esto permitió que la capacidad de generación
subiera de 40 a 45 ton/hr.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
46
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
Originalmente la caldera fue diseñada para bagazo con un poder calorífico
de 1850 Kcal/Kg para bagazo con 50% de humedad.
El consumo de este bagazo para generar 60 ton/hr seria de 25.5 ton/hr, con
5 alimentadores cada uno con capacidad de 6 ton/hr, para un máximo de
30 ton/hr.
PROBLEMA ACTUAL
Actualmente están operando los alimentadores hasta lograr una generación
de vapor que equivale al 75% de la capacidad nominal, cuando tratan de
aumentar la alimentación de bagazo e incrementar el aire primario, logran
un leve ascenso de la presión temporalmente para luego caer la presión por
debajo de la original.
ECUDOS ha contratado los servicios de SCF Ltda. para definir la relación
adecuada entre aire primario y alimentación de bagazo, midiendo
simultáneamente todos los parámetros de combustión.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
47
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
Evaluando la capacidad de quema por unidad de área de parrilla
encontramos que el diseño original contempla un calor liberado de
1.359.000 Kcal/hr/m2 (501253 BTU/hr/pie2).
Para lograr esta liberación de calor es necesario que toda el área de la
parrilla este disponible puesto que si solo el 70% del área esta disponible
para quemar la biomasa, solo se podrá quemar el 70% del bagazo nominal.
El manual de la caldera enfatiza la importancia de la distribución de la
biomasa uniformemente sobre la parrilla, utilizando los controles manuales
instalados actualmente.
La realidad actual es que los operadores de la caldera no tienen acceso
continuo a la visualización de la parrilla y por lo tanto a la distribución de la
biomasa. Adicionalmente es físicamente imposible el ajuste continuo
manual de las velocidades de los aires de distribución así como los ángulos
de las platinas de lanzamiento (ver fotos Anexo 2).
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
48
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
1.1 Acumulación de Biomasa sobre parrilla
Vista parcial parrilla
destapada
Vista parcial parrilla
con biomasa acumulada
Estas dos fotos tienen como propósito describir el efecto extremo de la
acumulación sobre parrilla por mala distribución neumática de la
biomasa. Esto ocasiona un descenso de la liberación de calor por
unidad de área de parrilla limitando la generación de la caldera.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
49
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
3.1 Parámetros diseño aires y gases de combustión
DIMENSIONES DEL HOGAR
Ancho parrilla m 6.7
Prof. parrilla m 5.2
Superficie parrilla m2 34.78
Altura m 9
Volumen m3 250
DATOS ALIMENTADORES
Flujo max. kg/hr 6000
Flujo min. kg/hr 1200
DATOS GASES Flujo maximo kg/hr 143000
Temperatura °C 224
DATOS INDUCIDO
Vacio mmH2O 132.08
Velocidad RPM 850
Potencia hp ?
DATOS VTF
Marca Chicago
Modelo A40 1/4
Flujo kg/hr 97000
Presion estatica mmH2O 50.8
Velocidad RPM 830
Potencia hp 30
VENTILADOR AIRE
DISTRIBUIDORES
Marca FOUGAL
Modelo HD-57L
Flujo kg/hr 8000
Presion estatica mmH2O 381
Velocidad RPM 2520
Potencia hp 17
VENTILADOR AIRE DE
TURBULENCIA
Marca FOUGAL
Modelo HD-57L
Flujo kg/hr 8000
Presion estatica mmH2O 381
Velocidad RPM 2520
Potencia hp 17
DATOS COMBUSTIBLE
humedad % 50
Poder cal. bruto kcal/kg 1850
Las tablas adjuntas presentan los datos operacionales estándar para las
calderas FIVES - PENHOET, TIPO BR3-36/58 fabricada en 1967, parrilla
viajera con 5 alimentadores.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
50
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
3.2 Datos ofertados por fabricante
Marcha Máxima Continua (MMC)
Pará lograr estos valores, el fabricante establece los siguientes requerimientos:
DATOS OFERTADOS POR FABRICANTE (MMC) Marcha Máxima Continua
Capacidad ton/hr 60 Variación aceptada sobre valores ofertados Presión vapor sobrecalentado BAR 23
Temperatura vapor sobrecalentado °C 340 +/- 10
Consumo bagazo ton/hr 25.5 +/- 0.75
Eficienca % 81 +/- 2
Vacio del Hogar -2 mmH2O
Vacio Salida Caldera -65 mmH2O
Vacio salida economizador -105 mmH2O
Presion max. Aire bajo
parrilla 50 mmH2O
Presion aire dist. bagazo 375 mmH2O
Presión aire turbulencia 375 mmH2O
Temp. Agua entrada econo. 105 °C
Temp. Agua salida econo. 173 °C
Temp. Salida gases caldera 346 °C
Temp. Gases salida econo. 224 °C
CO2 salida caldera 14.5 %
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
51
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
RESUMEN FOTOS TOMADAS DURANTE LA INSPECCION
REALIZADA - JULIO 1 2014
Durante la inspección se realizaron observaciones sobre el diseño de las
calderas, tomando fotografías de aquellos lugares donde se van a realizar
mediciones de aires y gases de combustión. También se identificaron
puertos para medir la presión de los aires distribución de biomasa y los
puertos para instalar la cámara de video
2.1 Ducto aire forzado saliendo del precalentador
2.2 Puntos medición presión aires bajo parrilla
2.3 Ventilador, tubos y boquillas para aires de turbulencia
2.4 Ducto salida de gases para mediciones en malla
2.5 Descripción distribuidores neumáticos de bagazo
2.6 Grabación imagen sobre parrilla.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
52
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
DEFINICION DE LA LOCALIZACION
PUERTOS EN DUCTO AIRE FORZADO PARA MEDICION EN MALLA
Estructura instalada para control
de flujo aire bajo parrilla
Definimos el mejor lugar para instalar
los puertos por los que se
introducirán las sondas pitot.
Con esto se medirán 25 valores de
velocidad obteniendo un flujo preciso.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
53
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
PUNTOS PARA MEDICION PRESIONES AIRES BAJO PARRILLA
Las calderas FIVES 1, 2 y 3 cuentan con un punto para medición de la presión
bajo parrilla, la zona izquierda, en la pared izquierda (ver foto 2).
Para medir las presiones en la zona derecha solicitamos se instale una toma
de ½” en la puerta de acceso, ver foto 1.
Foto 1 Foto 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
54
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
PUNTOS PARA MEDICION AIRE DE TURBULENCIA
Las calderas FIVES 1, 2 y 3 incorporan
ventiladores (foto 1) que inyectan aire frio a los
hogares por la pared trasera a una altura de 70
cm sobre parrilla (foto 3). Los tubos que salen
del ducto principal son mayores que las
boquillas abiertas en el refractario (foto 2).
Foto 1
Foto 3
Foto 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
55
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
PUNTOS PARA MEDICION
DUCTO SALIDA DE GASES PARA MEDICIONES EN MALLA
Definimos el mejor lugar para los puertos de extracción gases de combustión,
aprovechando que los gases salen alineados del economizador.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
56
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
DESCRIPCION VENTILADOR PARA DISTRIBUIDORES BAGAZO
El ventilador que alimenta los distribuidores esta instalado de forma tal en
que descarga directamente al tubo principal que suministra el aire a todas
las válvulas mariposa.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
57
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
DESCRIPCION DISTRIBUIDORES NEUMATICOS DE BAGAZO
Durante la visita se fotografiaron los distribuidores neumáticos existentes,
verificando que son manuales.
Volante para ajustar el
ángulo de la platina
para lanzamiento del
bagazo sobre parrilla.
Manija para control
de apertura de la
válvula mariposa
que define flujo de
aire a cada
distribuidor.
Puerto existente
para toma de
presiones detrás
de boquillas
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
58
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
DESCRIPCION DISTRIBUIDORES PRINCIPALES
Para optimizar la distribución del bagazo sobre parrilla
será indispensable controlar la presión detrás de las
boquillas.
La foto 1 muestra el interior de la caja donde descarga la
válvula mariposa y se alimenta la boquilla que estamos
resaltando con la elipse roja.
Foto 1
Foto 2
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
59
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
DESCRIPCION POSICIONES PLATINAS DE LANZAMIENTO
PLATINA ABAJO PLATINA ARRIBA
Estas fotos se tomaron para visualizar la gran variación en la posición de las platinas de
lanzamiento vistas internamente desde el hogar. La visualización externa de esta posición
es fundamental para impedir la acumulación excesiva de bagazo sobre algunas zonas de
la parrilla.
Mediciones aires y gases combustión
Planta Ecudos - Calderas Fives 1, 2 y 3
60
Anexo 8 DATOS ORIGINALES PARA REALIZACION DEL PROYECTO
INDICACION EXTERNA POSICION PLATINAS DE LANZAMIENTO
INDICACION EXTERNA
PLATINA DE LANZAMIENTO ARRIBA
INDICACION EXTERNA
PLATINA DE LANZAMIENTO
HORIZONTAL
Estas fotos se tomaron para visualizar la indicación externa de la posición
interna de las platinas para lanzamiento.
Estos indicadores serán utilizados para realizar los cambios de posición en las
platinas buscando optimizar la distribución uniforme sobre parrilla.