combustible combustion y contaminacion

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Integrantes: Jonathan Mundaca V. Cristian Rojas T Michael Rosas P.

CALDERASEs un recipiente cerrado, sujeto a presin, con un fluido de trabajo en su interior el cual puede cambiar de estado a presin constante, el fluido es transformado en vapor a una presin y temperatura mayor a la atmosfrica, por medio de calor que produce un combustible al quemarse mediante el proceso de combustin. El proceso de combustin se puede definir como la combinacin qumica rpida del oxigeno con elementos combustibles, los principales elementos del combustible son: carbono, hidrogeno y azufre Las calderas o generadores de vapor son dispositivos cuyo objetivo es: a) Generar agua caliente para calefaccin y uso general. b) Generar vapor para plantas de fuerza, procesos industriales o calefaccin.

Las calderas industriales pueden clasificarse de acuerdo a su diseo en: Calderas Pirotubulares y Calderas Acuotubulares.

Clasificacin segn combustibles

Calderas con combustibles slidos. Calderas con combustibles lquidos . Calderas con combustible gaseoso.

Calderas para combustibles slidos.En las industrias energeticas el carbon ha sido durante aos el combustible mas utilizado para la generacion de vapor, y consecuentemente la electricidad debido a sus caracteristicas de su combustion y manejo. Otro hecho importante es su precio es relativamente barato, homogeneo y altamente disponible Carbn Pulverizado de Alta Eficiencia El carbn pulverizado es un tecnologa que data desde hace ms de medio siglo, la cual remplaz como estndar a las calderas con quemadores de parrilla. Los avances en este tipo de calderas corresponden al diseo y operacin de aquellas que funcionan en el rango supercrtico del vapor, denominadas calderas supercrticas (e.g. vapor a 240 bar y sobre 565 C), donde el principal beneficio es la mayor eficiencia alcanzada respecto a sus predecesoras, las calderas de carbn pulverizado subcrticas (e.g. 160 bar y 540 C).

Calderas con Combustibles Lquidos Estas calderas son acuotubulares al igual que en el caso anterior

cambiando solamente el quemador, las dimensiones del fogn y el sistema de alimentacin de combustibles. De preferencia utilizan petrleos pesados (fuel oil), por su menor costo, pudiendo utilizar tambin diesel. Ver Figura 5.

Calderas que Consumen Combustibles Gaseosos Este tipo de calderas son prcticamente iguales a las que consumen

petrleo, y en la prctica existen equipos con quemadores duales (gas, petrleo). Los quemadores inyectan el gas a presin el que se dispersa fcilmente en el aire lo que genera condiciones apropiadas de combustin. Ver Figura 6.

Parrilla.Son piezas metlicas en formas de rejas, generalmente rectangulares, que van en el interior del hogar y que sirven de soporte al combustible slido. Debido a la forma de reja que tienen, permiten el paso del Aire que sirve para que se produzca la combustin. Se construyen generalmente de fierro fundido y, a veces de acero blando forjado. Para evitar que se quemen las planchas superiores o cielo del hogar, por el excesivo calentamiento e impedir que se apaguen las llamas por su prematuro contacto con dichas paredes fras, se establecen distancias mnimas entre ellas y la parrilla

Las parrillas deben adaptarse al combustible y cumplir los siguientes requisitos: Deben permitir convenientemente el paso del aire Deben permitir que caigan las cenizas Deben permitir que se limpien con facilidad y rapidez Deben impedir que se junte escoria Los barrotes de la parrilla deben ser de buena calidad para que no se quemen o deformen Deben ser durables Algunos diseos de parrillas permiten que por su interior pase agua para refrigerarlas y evitar recalentamientos.

TIPOS DE PARRILLAS Segn su instalacin: Fijas o estacionarias: Son aquellas que no se mueven durante el trabajo Mviles o rotativas: Son aquellas que van girando o avanzando mientras se quema el combustible.

Segn su posicin: Horizontales Inclinadas Escalonadas

COMBUSTION El oxgeno tiene la capacidad de combinarse con diversos elementos para producir xidos. Por ende, oxidacin es la combinacin del oxgeno con otra sustancia. Existen oxidaciones que son sumamente lentas, como por ejemplo la del hierro. Cuando la oxidacin es rpida se llama combustin. La combustin es una reaccin qumica de oxidacin, en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de energa, en forma de calor y luz, manifestndose visualmente como fuego. En toda combustin existe un elemento que arde (combustible) y otro que produce la combustin (comburente), generalmente oxigeno en forma de O2 gaseoso.

Los tipos mas frecuentes de combustible son los materiales orgnicos que contienen carbono e hidrogeno. En una reaccin completa todos los elementos tienen el mayor estado de oxidacin. Los productos que se forman son el dixido de carbono (CO2) y el agua, el dixido de azufre (SO2) (si el combustible contiene azufre) y pueden aparecer xidos de nitrgeno (NOx), dependiendo de la temperatura y cantidad de oxgeno en la reaccin. Para iniciar la combustin de cualquier combustible, es necesario alcanzar una temperatura mnima, llamada temperatura de ignicin, que se define como, en C y a 1 atm, temperatura a la que los vapores de un combustible arden espontneamente.

En la combustin incompleta los productos que se queman pueden no reaccionar con el mayor estado de oxidacin, debido a que el comburente y el combustible no estn en la proporcin adecuada, dando como resultado compuestos como el monxido de carbono (CO). El proceso termina cuando se consigue el equilibrio entre la energa de los compuestos que reaccionan y la de los productos de la reaccin. Con el punto de ignicin se alcanza la temperatura de inflamacin, activado por la energa de una chispa o por la llama de un fosforo. La ecuacin qumica de una combustin correcta, es: combustible + O2 H2O + CO2 + Energia De esta ecuacin qumica, se producen distintos tipos de reacciones, producto de la quema de un combustible. Las principales reacciones (adems del calor desprendido en la misma), se expresan como sigue.

C + O2 CO2 + 32840 kJ / kg. de Carbono. 2 C + O2 2 CO + 9290 kJ / kg. de Carbono ( combustin parcial ) 2 H2 + O2 2H2O + 119440 kJ / kg. de Hidrgeno. S + O2 SO2 + 9290 kJ / kg. de Azufre

TIPO DE QUEMADORESLos quemadores aplicables a las calderas de instalaciones industriales, se pueden clasificar en los siguientes grupos esenciales, teniendo en cuenta la forma de tratar el combustible para configurar la llama: Quemadores de combustibles lquidos: Quemadores de combustibles gaseosos: Quemadores de combustibles slidos:

Quemadores de combustibles lquidos

1.- El combustible se vaporiza o gasifica por calentamiento en el quemador. 2.- El aceite combustible debe atomizarse por el quemador de modo que la vaporizacin pueda tener lugar en la cmara de combustin. Los quemadores de vaporizacin (primer grupo) estn limitados en sus rangos a combustibles que puedan ser manipulados manualmente, y por ello tienen poca utilizacin en plantas industrialessta atomizacin se efecta de tres formas bsicas: 1.- Forzando al combustible a pasar a presin por un orificio. 2.- Usando vapor o aire comprimido para romper el combustible en gotitas. 3.- Desprendindola de una pelcula de combustible por centrifugado Clasificacin general de los tipos de quemadores de combustible lquido 1.- De pulverizacin mecnica, o por presin: 2.- De pulverizacin asistida, o por inyeccin de fluido auxiliar 3.- Rotativos, de pulverizacin centrfuga:

1.- De pulverizacin mecnica, o por presin: En estos quemadores, se queman combustibles lquidos, fundamentalmente, gas-oil o fuel-oil. Estos llegan por el interior de la caa a su extremo, ya en el interior de la cmara de combustin, en donde se encuentran instalados los mecanismos de pulverizacin

Ventajas: 1.- No se retorna combustible al tanque de almacenaje o aspiracin de la bomba. 2.- El combustible entra al circuito cerrado con el mismo caudal con el que se quema, simplificando as el sistema de medida y control de combustin. 3.- La bomba puede utilizarse para suministrar presin a los quemadores existentes.

2.- De pulverizacin asistida, o por inyeccin de fluido auxiliar: La diferencia con los quemadores de pulverizacin mecnica es que, a travs de la caa, se conduce un fluido auxiliar que se inyecta en su cabeza y emulsiona el combustible, formando una mezcla que se pulveriza ms fcilmente, a una presin, generalmente algo ms baja que en el caso de pulverizacin mecnica.

Ventajas: 1.- Aporta calor al combustible, favoreciendo el proceso de combustin y de limpieza de la caa. 2.- No se requiere la instalacin auxiliar de produccin de aire comprimido, que no siempre est disponible en la central.

3.- Rotativos, de pulverizacin centrfuga A menudo son conocidos tambin con el nombre de Quemadores rotativos de copa. En estos quemadores se queman combustibles lquidos, indistintamente, ligeros (gas-oil), o pesados (fuel-oil). La pulverizacin se logra por la fuerza centrifuga que se comunica al combustible por medio de un elemento rotativo interno. El elemento rotativo suele ser una copa, que gira a gran velocidad (normalmente unas 3500 RPM), accionada por un motor elctrico, que distribuye el combustible y lo lanza perimetralmente hacia delante en forma de tronco de cono.

Quemadores de combustibles gaseosos De flujo paralelo, con mezcla por turbulencia: Quemadores atmosfricos:

De flujo paralelo, con mezcla por turbulencia: En estos quemadores se queman combustibles gaseosos como el gas natural. El principio fundamental de diseo y funcionamiento de estos quemadores, es el siguiente: La cabeza de combustin se compone, esencialmente, de un dispositivo con aletas, llamado roseta (1), dispuesto en un director de aire cilndrico (2). El aire comburente, que llega paralelamente al eje del quemador, se pone parcialmente en rotacin por la