Ruta técnica y métodos para la modernización mediante la tecnología de combustión por clasificación en dos etapas con aire

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La ruta técnica para la modernización mediante la tecnología de combustión por estratificación del aire: El proceso de combustión en las calderas de polvo de carbón carece de métodos de cálculo detallados. En la documentación y normativas relacionadas, el diseño de los quemadores se realiza mediante la selección de algunos parámetros empíricos; al implementar la modernización con combustión por estratificación del aire, también es necesario respetar estos principios. La hoja de ruta tecnológica para la modificación mediante combustión por clasificación en el aire se ha elaborado a partir de la experiencia adquirida en la modificación de 5 quemadores. Esta hoja de ruta puede aplicarse en la modificación de quemadores y contribuye a la difusión de las técnicas de combustión con bajos niveles de NOX en los proyectos de modificación. El diagrama de la ruta técnica para la aplicación de tecnologías de combustión con bajas emisiones de NOX en calderas de polvo de carbón con corte en cuatro ángulos se muestra en la Figura 4. http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/924019c0560b06db144a4e2764518d4e.jpg Método para determinar el coeficiente de exceso de aire en la zona de combustión principal. Cuando el coeficiente de exceso de aire en la zona de combustión principal es de 0,7, se logra la mejor reducción de las emisiones de NOX. Sin embargo, un coeficiente de exceso de aire demasiado bajo puede afectar la organización del campo aerodinámico dentro del horno. Además, al utilizar un diseño en forma de “núcleo de dátiles”, se puede lograr una distribución radial del aire, lo que facilita la mezcla entre el aire primario y secundario durante las primeras fases de la combustión, reduciendo así la cantidad de aire necesaria para la combustión primaria. El tamaño de la caldera también influye en la elección del coeficiente de exceso de aire. En las calderas de gran capacidad, con varios niveles de quemadores y un campo aerodinámico interno más flexible, es posible elegir un coeficiente de exceso de aire más bajo en la zona principal de combustión. Por el contrario, en las calderas pequeñas es necesario utilizar un coeficiente de exceso de aire más alto. Por lo tanto, el coeficiente de exceso de aire en el horno se selecciona tras considerar todos los factores relacionados. Según los resultados de este estudio, se recomienda que para las calderas de menos de 420 t/h se utilice un valor de 0,9 a 1,0, mientras que para las calderas de más de 420 t/h se recomienda un valor de 0,8 a 0,9. El método para calcular la velocidad del flujo de gases en la zona principal de combustión se indica en la ecuación 2: http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/4bfa31ca06278135c6ac583cfcb6f934.jpg. En esta ecuación: Wy representa la velocidad promedio de ascenso de los gases dentro del horno; Bj representa el consumo de combustible calculado para la caldera, en kg/s; Vy representa el volumen de los gases, valor calculado, en m3/kg (en condiciones estándar) ； l1, l2: profundidad y anchura de la sección transversal del horno, en metros ； P: Presión atmosférica local, en Pa ； ϑ ′——Temperatura en la salida de la cámara de combustión,℃ ； ϑa——temperatura de combustión teórica, °C. Elección de la altura del sofá: Tras analizar la curva de conversión de óxidos de nitrógeno en la combustión de polvo de carbón, se determinó que los primeros 0,5 segundos son el período crítico para controlar la generación de óxidos de nitrógeno. En principio, el SOFA seleccionado debe garantizar que el tiempo de retención del gas en los niveles más altos, desde el aire de admisión, hasta el SOFA en el nivel más bajo, sea superior a 0,5 s. Con el fin de garantizar un tiempo de permanencia adecuado y, así, una combustión completa después de la inyección de SOFA, la altura de este debe ser inferior a la línea central entre el viento de combustión más superior y el ángulo de doble llama. La velocidad del humo se calcula mediante la fórmula 3. τ = l3/Wy (3) Donde: l3 es la distancia desde el centro de las boquillas de aire primario en la parte superior del quemador hasta el centro del aire utilizado para la combustión completa. El diseño de la cantidad de aire, la velocidad del aire y las dimensiones del sistema SOFA se realiza según la ecuación 4: QSOFA = QLL × (1.2 – a1) (4) QSOFA representa el caudal masivo de aire utilizado para la combustión completa. QLL es la masa de aire teórica necesaria. a1 es el coeficiente de exceso de aire en la zona principal de combustión. Después de calcular el caudal masivo, este se convierte en un caudal volumétrico. Para que el aire utilizado para la combustión completa tenga suficiente fuerza penetrante, al diseñar los conductos por donde fluye ese aire, es necesario reducir al mínimo el número de curvas en esos conductos. Además, la área de los conductos debe ser al menos 1.2 veces mayor que la área de las boquillas del sistema SOFA. Se elige una velocidad del viento de SOFA de 50 m/s (debido a las presiones del viento, generalmente no es posible alcanzar velocidades más altas). A partir del caudal volumétrico y de la velocidad del viento seleccionada, se calculan las dimensiones totales de SOFA. Incluso cuando la capacidad de la caldera es inferior a 420 t/h, por lo general se diseña con dos o más niveles. De esta manera, a bajas cargas, solo se activa un nivel del SOFA, lo que permite mantener una alta velocidad del aire en dicho sistema y, así, lograr una gran capacidad de penetración. La boquilla del SOFA puede diseñarse para moverse hacia arriba, abajo, izquierda y derecha, lo cual ayuda a ajustar las desviaciones en la temperatura del vapor principal y a controlar la altura de la llama. Sin embargo, por lo general basta con un diseño fijo. Las boquillas de tipo oscilante deben diseñarse en forma cuadrada, mientras que las boquillas fijas deben diseñarse en forma circular. Esto permite aumentar la rigidez y la capacidad de penetración del flujo de aire, mejorando así el efecto de combustión. Diseño del ángulo de instalación del SOFA: El SOFA se instala de manera perpendicular a la dirección de rotación del flujo de aire. El radio del círculo de instalación se elige inicialmente igual al tamaño del círculo correspondiente al aire secundario original, o ligeramente mayor que este; posteriormente, se realizan ajustes una vez calculada el grado de equilibrio. El método para calcular el equilibrio del campo aerodinámico dentro del horno se indica en la ecuación 5. Lo que esta ecuación representa es la relación entre todos los valores de momento aerodinámico relacionados con las funciones tangente e cotangente. Después de aplicar las placas de guía, los orificios que se van a modificar se dividen en partes para poder realizar los cálculos correspondientes. http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/c565c88748d50c70b912c01bff0ed8bb.jpg En la ecuación: jiff representa el caudal del flujo de aire en la misma dirección que el campo de fuerza, y en dirección opuesta, en m3/s; A y B representan respectivamente la anchura y la profundidad del horno, en metros ； α1, α2: representan, respectivamente, los ángulos del quemador que son iguales y opuestos a la dirección del campo de fuerza. Se debe reducir cierta área del ángulo del aire secundario original, de modo que el área total del aire secundario después de la modificación sea similar a la que tenía antes. Esto sirve para compensar la disminución de la velocidad del viento causada por la reducción del caudal de aire tras la introducción del sistema SOFA. Sin embargo, no es conveniente reducir el área de las dos capas superiores, ya que estas desempeñan un papel importante en la supresión de la llama y en la clasificación preliminar del combustible. Reducir su área perjudica la reducción de las emisiones de NOX y la completa combustión del carbón en polvo. Al reducir el área de cada orificio de aire secundario, es necesario tener en cuenta que la distancia entre el aire secundario y el aire primario no debe aumentar demasiado debido a esa reducción de área; de lo contrario, el aire primario podría arrastrar los gases calientes, lo que causaría la formación de costras en los orificios de salida. En la modificación del sistema de aire secundario, también es necesario prevenir la formación de coque en el interior de la caldera, debido a la combustión deficiente en la zona de combustión principal. Para ello, se pueden instalar placas guía dentro del aire secundario, de modo que una parte de este aire sea expulsada en un ángulo de 15° a 20°. De esta manera, se logra un mayor contenido de oxígeno en la zona de las paredes refrigeradas por agua, lo que evita la formación de coque. La forma de estas placas guía se muestra en la Figura 5. http://www.lyxgsh.com/d/file/news/cpzs/2016-04-05/d22475462e392b2a54d90fb4d748c2a9.jpg La empresa Luoyang Xinggang Petrochemical Equipment Co., Ltd. se especializa en la producción de todo tipo de equipos petroquímicos y equipos para la craqueo catalítico. Destaca especialmente en la fabricación de quemadores, inyectores, deflectores para chimeneas y válvulas de control. Número de contacto: 0379-62329011