¿Qué es la combustión de la caldera?
La combustión de la caldera es el estudio de cómo se queman los combustibles en calderas que calientan el agua para el vapor. Hay muchas aplicaciones para calderas de vapor, que incluyen calentamiento de procesos químicos, calor de vapor para edificios y agua caliente, y vapor para impulsar generadores de turbinas eléctricas. La combustión es la reacción de combustibles con oxígeno en el aire para crear calor que se usa para la producción de vapor.
Se puede usar una variedad de combustibles para la combustión de la caldera, incluidos el gas natural, el combustible y los biocombustibles producidos a partir de plantas o desechos animales. Cuando el combustible se rocía o se atomiza en una caldera con aire, una bobina de encendido o una pequeña llama piloto pueden encender la mezcla. La combustión libera una gran cantidad de calor, algunos de los cuales calientan el agua al vapor, y otros se pierden debido a la radiación y las pérdidas de combustiones. La radiación es una pérdida de calor infrarroja que ocurre desde una caldera caliente en una habitación más fría. Las pérdidas de combustión son gases calentados que se ventilan desde la caldera a través de su combustión o ventilación.
Los propietarios y operadores están interesados en maximizar el eficienteCy de la combustión de la caldera. Los principales problemas a considerar son la eficiencia de combustión, o qué tan bien se queman las mezclas de combustible y aire, y cómo minimizar las pérdidas de calor. La pérdida de calor radiante se puede minimizar con el aislamiento adecuado de la caldera y las tuberías de vapor. El diseño y los controles de la caldera se pueden usar para maximizar la eficiencia de la combustión.
El área de combustión de una caldera normalmente tiene tubos que contienen agua y vapor que pasa a través de una caja abierta que puede contener quemadores y controles. El diseño del tubo puede mejorar la eficiencia, mediante el uso de sistemas de múltiples pasos. Los tubos de agua que ingresan a la caldera pueden pasar primero a través de la zona de gases de combustión, lo que toma un poco de calor de desecho y precaliente el agua. Los tubos pueden pasar a través de la zona de combustión más de una vez para utilizar completamente el calor de combustión, lo que también mejora la eficiencia.
La eficiencia de combustión de la caldera para las mezclas de aire y combustible es fundamental para el funcionamiento adecuado de la caldera. Una molécula de combustibleQuira una cantidad teórica de oxígeno para quemarse por completo, pero en realidad se necesita exceso de oxígeno debido a varias pérdidas en la zona de combustión. El aire es de aproximadamente el 21 por ciento de oxígeno, por lo que el nitrógeno no quemado en el aire también debe calentarse en la caldera y ventilarse por el chimenea. Esto afecta aún más la eficiencia de la caldera y produce compuestos de nitrógeno que se han conectado con la lluvia ácida y la formación de smog.
Demasiado oxígeno reduce la temperatura de combustión de la caldera, puede crear algunos contaminantes indeseables y requiere combustible para calentar el oxígeno y el nitrógeno que no se usan. La falta de oxígeno puede reducir la eficiencia de la caldera y crear hollín y otros subproductos que pueden dañar la caldera con el tiempo. La investigación ha encontrado que el monitoreo de las concentraciones de oxígeno y gas de combustión en el gas de combustión, y manteniendo una temperatura de combustión adecuada, puede optimizar el rendimiento de la caldera.
Las calderas más pequeñas se pueden ajustar manualmente con sensores de gas de combustión y termómetros de gas de combustión, pero muchas calderas pueden beneficiarse de un contrama automáticool. Es posible que las calderas no funcionen en un solo punto de operación, pero tendrán diferentes demandas de vapor o condiciones de operación, lo que hace que la configuración de eficiencia manual sea poco práctica. Las calderas más antiguas se pueden adaptar con controles electrónicos que proporcionan retroalimentación a las bombas de entrada de aire y combustible para dar la mejor relación para la combustión.