Sistema de post-combustión y reducción de emisiones para hornos

Centro de desarrollo
tecnológico Sustentable
CORPORACION PARA EL
MEJORAMIENTO DEL AIRE
DE QUITO
SISTEMA DE POST-COMBUSTIÓN Y
REDUCCIÓN DE EMISIONES PARA HORNOS
DE COMBUSTIÓN
EXPOSITOR.
Ing. Emérita Delgado Plaza
OBJETIVOS
1) Contribuir a la generación de un diseño técnico de cámaras
de pos- combustión de fácil construcción y bajo costo
permitiendo además recuperar calor a través del sistema de
enfriamiento, adaptándolo a las condiciones y necesidades
locales
2) Utilizar menos combustible.
3) Diseño de sistemas reducción y control de contaminantes
que generan polución ambiental( CO2, SO2, Nox, ect) ,
temperatura de salidas de los gases.
1
CÁMARA DE POS- COMBUSTIÓN
Estabilidad térmica del horno
1) método de Schmidt ( temperatura con respecto a la distribución del
espesor de la pared, estado transiente )
2) Balance térmico
Consumo de
combustible
mFuel =
mParedesCpParedes∆TParedes
( HvFuel −20CpGases∆TGases )
3) Tiempo de residencia
VVolumendelacamara
tResidencia =
QCaudaldelosgasesdecombustion
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DISEÑO DEL CONECTOR
EL objetivo del conector es aumentar la turbulencia de los
gases para lograr un incremento e n la velocidad de los
gases en la entrada del recuperador de calor.
A1 * V1 = A2 * V2
Dimensiones del acople:
π *(D12 − d12 )/4* V1 = π *(D22 − d22 )/4* V2
De=0.40m
Ve=3.75 m/s
Ds=0.30 m.
Vs4.5 m/s
Diseño del Recuperador de Calor
Consideraciones:
¾ Flujo de masa de los gases (Externo):, caudal en m3/s
¾ Flujo de masa del aire : Se obtendrá a través de un balance
Térmico del sistema: Kg/h caudal m3/s
¾ Velocidad del gas ( externo ): m/s
¾ Temperatura de gases entrada ( externo) :
¾ Temperatura de gases salida ( externo) :
¾ Temperatura de aire entrada (interna) :
¾ Temperatura de aire salida (interna) :
¾ El banco de tubos : rectangular, Longitud: se determinara a través
de la variación de los números de tubos , diámetro del tubo,
separación transversal, Reynolds y la altura del intercambiador.
¾ Arreglos de tubos en el banco: escalonados, en configuración
equilátera
3
Análisis termodinámico
Análisis térmico
1) numero de tubos
2) velocidad máxima de los
gases
3) velocidad de gas interna
4) Numero de Reynolds
externo
5) Número de Nusselt.
(Correlación de
Grimison)
6) Numero de Nusselt
interno
7) Número de Nusselt
interno
8) La convección interna
como externa
9) La transferencia de calor
que se requiere Tasa de
cambio de energía
10) Caída de presión
D pulg.
D
interno
D
externo
N TUBO
POR
FILA
N tubo
por
paso
N total
V max.
V interna
Filas
1/2
0,0158
0,0213
10
110
440
13,65
26,2
11
Caudal medio 0.7945 m3/s
Potencia de 3 Hp
Análisis Químico del Combustible mas otros
componentes
Las propiedades más importantes
que se caracterizan a los
combustibles son:
1) composición
2) poder calorífico
3) viscosidad
4) densidad
5) limite de inflamabilidad
6) Punto de inflamabilidad o
temperatura de ignición
7) Temperatura de combustión
8) Contenido de azufre.
Se procede a plantear la ecuación de
combustión,
4
REACCIONES DE COMBUSTIÓN
Diagrama de Ostwald
5
Dimensionamiento de la Chimenea
Tasa de Emisiones
Diámetro del conducto.
Altura de la chimenea
Altura de la pluma ∆h, se
utilizara las ecuación de
Brigss
Calidad de aire
El límite máximo permisible de concentración, a nivel del suelo, de un
contaminante del aire durante un tiempo promedio de muestreo determinado.
(TULAS) libro 6 anexo 4 sección 4.1.2 establece para el Dióxido de azufre
(SO2).
El promedio aritmético de la concentración 80 µg/m3
La concentración máxima en 24 horas 350 µg/m3
utilizara el modelo matemático de la distribución de Gauss.
Consideraciones: Flujo estable, Magnitud y dirección constante , No
existen barreras para la dispersión encima o por debajo de la Fuente, La
fuente emite de manera constante un caudal Q, Contaminantes Inertes
6
Curva de concentración de CO2, durante 24 horas
Curva de Concentración de SO2, durante 24 horas
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Reducciones en las emisiones de CO2 con el
incremento de la eficiencia energética.
Normas técnicas
EJEMPLO DE APLICACIÓN
Temperatura > 1200 °C
Tiempo de residencia 2 seg
Capacidad : 20 Kg
Simulación Experimental
•Cámara ( con y sin parrilla)
•Quemador
•Aire de Combustión
Primera etapa
Segunda etapa
•Post – Combustor
•Depuración de gases
•Chimenea
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Parámetros a controlar en la incineración
EN LOS PRODUCTOS DE LA
COMBUSTIÓN
SE
PUEDE
ENCONTRAR :
GASES
N2,
CO2, NOx.
SO2
CO
LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE EMISIONES
AL AIRE PARA FUENTES FIJAS DE COMBUSTIÓN.
NORMA PARA FUENTES EN OPERACIÓN A PARTIR
DE ENERO DE 2003 ( TULAS)
CONTAMINANTE EMITIDO
COMBUSTIBLE
UTILIZADO
UNIDADES
Sólido
150
mg/Nm3
Líquido
150
mg/Nm3
Partículas
Totales
Gaseoso
No Aplicable
850
mg/Nm3
Líquido
550
mg/Nm3
Gaseoso
400
mg/Nm3
Sólido
1 650
mg/Nm3
Líquido
1 650
mg/Nm3
Dióxido de
Azufre
Gaseoso
No Aplicable
[1]
No Aplicable
Sólido
Óxidos de
Nitrógeno
Metales
Olores
hollín
VALOR
No Aplicable
CONCLUSIONES
Actualmente los horno de combustión en general no presentan sistemas
de pre-calentamiento por consiguiente tiene un consumo de
combustible mayor
La presencia de un sistema de pre- calentamiento permite la
disminución del consumo de combustible ya que se reutiliza la
energía que se emitía a la atmósfera, por esta razón se disminuye la
generación de contaminantes producto de la combustión.
La presencia de una segunda o tercera cámaras permiten cumplir las
normas técnicas ambientales para la eliminación de sustancias en
ciertos casos ( en función de ciertos casos)
Esquema Interactivo
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GRACIAS
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