mdp_05_f_03

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

TRANSFERENCIA DE CALOR

� PDVSA, 1983

MDP–05–F–03 QUEMADORES

HORNOS

NOV.950 27

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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TRANSFERENCIA DE CALORHORNOS

QUEMADORESNOV.950

PDVSA MDP–05–F–03

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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA QUEMADORES 4. . . . . . . 5.1 Quemadores de tiro natural 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Quemadores de tiro forzado 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Requerimientos de exceso de aire 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Flexibilidad del quemador 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Tratamiento del ruido 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 CONSIDERACIONES DE DISEÑO DEL SISTEMADE COMBUSTIBLE 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Combustibles gaseosos 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Combustibles líquidos 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Pilotos 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Tubería del quemador 18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 SELECCION DEL QUEMADOR 18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Tipo de quemador 18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Número de quemadores 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Capacidad del quemador 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Espaciamiento del quemador 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 Preparación de las especificaciones del diseño del quemador 20. . . . . . . .

8 APENDICESTabla 1 Direcciones de algunos vendedores de quemadores 22. . . . . . . . . . . Figura 1 Quemadores típicos de tiro natural 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 2 Espacio de quemadores montados sobre una cámara

(plenum) 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 3 Sistema típico de circulación de aceite 25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 4 Arreglo típico de la tubería del quemador para quemadores

de tiro forzado 26. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/hornos/indice_hornos.htm

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1 OBJETIVOPresentar información básica que pueda usarse en la evaluación de ofertasquemadores nuevos para hornos de proceso. Esta información cubre criterios dediseño que sean propietarios de PDVSA y sus filiales.

El tema “Hornos”, dentro del area de “Transferencia de Calor”, en el Manual deDiseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientes documentos:

PDVSA–MDP– Descripción de Documento

05–F–01 Hornos: Principios Básicos.

05–F–02 Hornos: Consideraciones de diseño.

05–F–03 Hornos: Quemadores (Este documento).

05–F–04 Hornos: Sistemas de tiro forzado.

05–F–05 Hornos: Precalentadores de aire.

05–F–06 Hornos: Generadores de gas inerte.

05–F–07 Hornos: Incineradores.

Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Hornos”, dentro delManual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son una actualización de laPráctica de Diseño “HORNOS”, presentada en la versión de Junio de 1986 delMDP (Sección 8).

2 ALCANCESe cubre el uso de quemadores en hornos de proceso de la refinería. Se presentannormas para la selección del quemador y diseño de los mismos. Exceptuandoalgunas especificaciones, la selección del quemador debe ser consistente con losrequerimientos de las prácticas básicas para equipos con niveles de ruido.También se incluyen detalles de los quemadores comúnmente usados.

3 REFERENCIAS

Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)

� Vol VII y VIII, Sección 12 “Instrumentación”� Vol VIII y IX, Sección 15 “Seguridad en el diseño de plantas”

Manual de Ingeniería de Diseño

� PDVSA–MID–L–TP–2.7 “Hornos de proceso: Requisición, análisis de ofertasy detalles de compra”

� PDVSA–MID–B–201–PR “Hornos de fuego directo”




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� PDVSA–MID–K–337: “ Furnace instrumentation “

� PDVSA–MID–SN–291: “Control de ruidos de plantas: filosofia de diseño”

Manual de Ingeniería de Riesgo

� PDVSA–IR–P–01 “Sistema de paradas de emergencia, bloqueo,despresurizacion y venteo de equipos y plantas”

Manual de Inspección

� PDVSA–PI–12–12–01: “ Control de ruido”

Otras Referencias

� Garg, A., Ghosh, H., “Good heater specifications pay off”, ChemicalEngineering, julio 18, 1988, pp 77–80

� Whitehead, D. M., Butcher, R. W., “Forced draft burners compared”,Hydracarbon Processing, julio 1984, pp 51–55

4 DEFINICIONESPara ver otras definiciones relacionadas con el tema de hornos, consultarPDVSA–MDP–05–F–01.

Poder calorífico inferior (PCI)

Es el calor teórico de combustión de un combustible, cuando no se le da créditoal calor de condensación del agua en el gas de combustión. También se le llamapoder calorífico neto y es generalmente expresado en kJ/kg (BTU/lb).Convencionalmente, el poder calorífico inferior es utilizado para todos los rangosde operación de los quemadores.

Capacidad máxima del quemador

Es el calor máximo liberado a la cual el quemador puede operar con característicasde combustión aceptables.

Capacidad normal de diseño del quemador

Es el calor liberado por los quemadores individuales cuando el horno opera a sucapacidad de diseño y todos los quemadores están en servicio.

Capacidad máxima del diseño del quemador

Es el máximo calor específico liberado por un quemador. Esta es un poco mayorque la capacidad normal de diseño y su intención es suplir capacidad suficienteal quemador para compensar la carga adicional cuando uno o más quemadoresson removidos temporalmente para mantenimiento, limpieza, etc. La capacidadmáxima de diseño no debe exceder la capacidad máxima del quemador.




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Flexibilidad del quemador (Turndown)

Es la relación de la capacidad máxima de diseño y la carga mínima a la cual elquemador puede operar satisfactoriamente.

5 CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA QUEMADORESUna gran variedad de tipos de quemadores se disponen para el uso en refineríasy en plantas químicas. Cada tipo de quemador tiene su capacidad y limitaciones,las cuales determinan su aplicación para un servicio dado. A continuación, sedescriben los tipos de quemadores comúnmente usados.

5.1 Quemadores de tiro naturalLa mayoría de estos quemadores cuentan con un tiro térmico desarrollado en elhorno y en la chimenea para proveer el aire requerido para la combustión. Algunosusan la energía del gas combustible para alcanzar el 100% del aireestequiométrico requerido. Todos estos quemadores son clasificados de acuerdoal tipo de combustible con que operan, es decir, gas, líquido o combinacióngas/líquido.

La capacidad máxima de diseño de los quemadores de tiro inducido estánormalmente limitada a 4.6 MW (16 MM BTU/h), ya que pueden ocurrir llamas conlongitud excesiva a capacidades mayores.

Componentes básicos – Todos los quemadores de tiro natural son fabricados contres componentes básicos:

1. Pistola del quemador – De ser requerido atomiza el combustible y lo inyectaen la zona de combustión.

2. Registro de aire – Controla el flujo de aire al quemador.

3. Garganta(s) del quemador – Dirige el flujo de aire a través del quemadore irradia calor en la zona de combustión.

Quemadores de gas – Cuando sólo se van a quemar combustibles gaseosos, yno hay precalentamiento del aire de combustión, se usan quemadores de gas detiro natural. Estos pueden ser de “gas bruto” o “pre–mezcla de gas”, dependiendodel método usado para combinar o mezclar el combustible y el aire.

1. Quemadores de gas bruto – Es un quemador en el cual el gas combustiblees inyectado en una corriente de aire para el encendido. Mecánicamente,esto se lleva a cabo mediante uno de las dos configuraciones generales delquemador:

a. Quema central – Se monta una pistola de gas sencilla coaxialmente dentro delquemador que se encuentra generalmente provisto de un cono estabilizadorde llama (Fig. 1.A).

b. Pistola múltiple – Por lo general de 4 a 8 pistolas de gas se ubican alrededorde la circunferencia interna de la garganta del quemador (Fig.1.C).




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Debido a su bajo costo, los quemadores que queman el gas por el centrogeneralmente son usados en aplicaciones donde han sido seleccionadosquemadores de gas bruto y sólo están disponibles combustibles gaseosos.Los quemadores de gas con pistola múltiple cuestan más o menos el doble.Sin embargo, la mayoría de estos quemadores tienen la capacidad de sermodificados para quemar combustibles líquidos añadiendo simplementeuna pistola que quema aceite por el centro. Las pistolas que queman aceitepor el centro se encuentran disponibles para algunos quemadores de gas,pero esto se considera un diseño inaceptable.Otras ventajas de los quemadores de gas bruto, son:1. Tienen la flexibilidad de quemador más alta para cualquier condición de

combustión.

2. Pueden operar a presiones muy bajas de gas y sin retroceso de la llama.

3. El nivel de ruido es relativamente bajo.

Entre las desventajas se tiene:1. Siempre requieren de ajustes en el aire de combustión en todo el rango de

operación del quemador.

2. La llama tiende a alargarse, y las condiciones de las llamas se haceninsatisfactorias cuando el quemador es usado más allá de su condición dediseño.

3. Los orificios de gas están expuestos a la zona caliente y tienden a taparse abajas velocidades y altas temperaturas.

2. Quemadores de pre–mezcla de gas – Estos quemadores usan la energíacinética del gas combustible para mezclar una parte o todo el aire decombustión con el gas combustible en un tubo de mezcla. Esta mezclaaire/combustible se introduce en la zona de encendido a través de undistribuidor instalado en la salida del tubo mezclador. Cualquier aireadicional (secundario) que sea requerido para completar la combustión,entra y es controlado por un registro de aire.

El tamaño y la forma de las llamas producidas por estos quemadores varíanconsiderablemente, dependiendo de la configuración del cabezal dedistribución. Las llamas típicas no son luminosas. Estos quemadoresnormalmente son clasificados en llama corta, llama larga (lápiz) oquemadores radiantes.

a. Quemadores de llama corta – La mezcla combustible/aire es esparcida en lazona de encendido a través de un cabezal en forma de estrella, el cual seextiende a lo largo del radio completo de la garganta del quemador. Las llamasproducidas son relativamente pequeñas, siendo cerca de 1000 mm de largopor MW de calor (1 pie de largo por MM BTU/h de calor) liberado. (Ver Fig. 1.B).Algunos quemadores de este tipo están equipados con pistolas que quemanaceite por el centro. Sin embargo, esto se considera un diseño inaceptable.

b. Quemador tipo lápiz – En estos quemadores, el cabezal se localiza en el centroy libera la mezcla combustible/aire en una columna vertical coaxial con el aire




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secundario entrando a través del registro. La llama resultante es larga yestrecha. Estos quemadores físicamente se parecen a los quemadores dellama corta, a excepción del cabezal y se utilizan normalmente en aplicacionesespeciales y en hornos de pirólisis.

c. Quemador radiante – Estos quemadores inspiran cerca del 100% de su airede combustión. La mezcla aire/combustible es dirigida a través de la gargantadel quemador y se quema sobre su superficie, la cual está orientada enángulos rectos con respecto al eje del quemador. En este tipo de quemador,el calor es transferido a los tubos del horno por radiación de las gargantas delos quemadores. Generalmente, están limitados en capacidad hasta 0.21 MW(0.75 MM BTU/h) y sólo son usados en aplicaciones especiales, tales como enhornos de pirólisis, donde se requiere una distribución y control del caloruniforme.

Algunas ventajas de los quemadores de pre–mezcla de gas, son:1. Su operatividad es buena dentro de su rango de operación. La cantidad de

aire “inspirado” varía con la presión del gas combustible y, consecuentemente,se requiere solamente un ajuste limitado del aire secundario de combustión(no inspirado). estos quemadores pueden operar a bajas tasas de aire deexceso, y no se afectan significativamente por cambios en la dirección yvelocidad del viento

2. La longitud de la llama es corta, y el patrón de la llama está bien definido a altastasas de liberación de calor.

3. Los orificios del quemador son relativamente grandes y, debido a que estánlocalizados en una zona fría, se taponan menos que los orificios máspequeños de otros tipos de quemadores..

Entre las desventajas se tiene:1. Tienen un reducido rango de operación, debido a la posibilidad de retroceso

de la llama hacia el tubo de mezcla. Este retroceso ocurre cuando la velocidadde la mezcla y/o distribuidor cae por debajo de la velocidad de la llama. Elhidrógeno tiene una velocidad de llama significativamente mayor que los otroshidrocarburos gaseosos. Por lo tanto, con altas concentraciones de hidrógenoen el gas combustible (30 a 50%), la flexibilidad del quemador puede serlimitada, haciendo que normalmente no se usen. Por lo general, el retrocesode la llama no ocurre en estos quemadores de pre–mezcla, siempre y cuandoel quemador permanezca limpio y la presión del gas combustible seamantenida por encima de 14 kPa man (2 psig).

2. El pre–encendido de la mezcla aire/combustible puede también ocurrir si eltubo de mezcla o distribuidor se calienta por encima de la temperatura deignición del combustible. Este problema ocurre predominantemente conolefinas o mezclas de vapor–nafta.

3. El ruido producido por los quemadores de pre–mezcla es mayor que el de losquemadores de gas bruto. El ruido producido por los quemadores depre–mezcla se origina, primero, en el venturi inspirador, y luego en los orificiosde salida del quemador. Sin embargo, el ruido puede ser controlado




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adecuadamente por silenciadores en la primera entrada de aire y/o pordiseños especiales de la copa de los inspiradores.

Quemadores de líquidos – También existen quemadores de líquidos de tironatural. Sin embargo, la única configuración aceptable tiene una pistola decombustible en el centro rodeado de baldosas refractarias primarias y secundarias(Ver Fig. 1.B). La forma, longitud y calidad de las llamas del combustible líquidoson una función del diseño de la pistola de atomización y del diseño de lasbaldosas refractarias. Normalmente, se prefiere tener quemadores de líquido deltipo de tiro forzado, por lo cual se ampliará la discusión al llegar a ese punto.

Quemadores que operan con gas/líquido – Estos quemadores son lacombinación de un quemador líquido y un quemador de gas de pistola múltiple.(Ver Fig. 1.C). Todos los comentarios anteriores de estos dos tipos de quemadoresse aplica a los quemadores combinados. Estos quemadores son capaces dequemar puro gas, puro líquido o ambos combustibles simultáneamente. La quemasimultánea de ambos combustibles resulta en llamas un poco más largas encomparación con la quema de un sólo combustible. Cuando se queman amboscombustibles simultáneamente, la capacidad total combinada que se quema nodebe exceder la capacidad máxima de diseño del quemador.

Cuando ambos combustibles deben ser quemados al mismo tiempo en un horno,se prefiere la quema simultánea en cada quemador. El número de quemadoresusados, por cada servicio de distribución, se estima en base al porcentaje del calortotal suministrado por el combustible. Además, los quemadores en operacióndeben ser distribuidos tan uniformemente como sea posible. Se debe tenercuidado cuando se queman combustibles líquidos y gaseosos en quemadoresseparados debido a que las capacidades pueden excederse si el gas combustiblees la carga base y su poder calorífico varía.

5.2 Quemadores de tiro forzadoLos quemadores de tiro forzado cuentan con ventiladores para suplir su aire decombustión bajo presión. En el diseño de este tipo de quemadores, la energíacinética de la corriente de aire es utilizada para alcanzar mayor eficiencia de lamezcla aire/combustible que en los quemadores de tiro natural. Como resultadode este mejor mezclado, se obtienen volúmenes específicos pequeños de la llamay por ende mayores capacidades permisibles en los quemadores. Por tal razón,se requiere menor número de quemadores de tiro forzado en comparación a lacantidad de quemadores de tiro natural, basado en el mismo calor total liberado.

La capacidad máxima de diseño de estos quemadores (los del tipo de altaintensidad), está del orden de 11.7 MW (40 MM BTU/h), ya que pueden ocurrirllamas con longitud excesiva a capacidades mayores.

Comparados con los quemadores de tiro natural, los de tiro forzado tiene lassiguientes ventajas:




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1. Operación menores niveles de exceso de aire para todos los combustibles.

2. Combustión más eficiente con combustibles residuales (Menor emisión departículas: cuando los quemadores queman a bajos niveles de exceso deaire para una mayor eficiencia, la emisión excesiva de partículas puede serun problema; estas partículas se generan cuando se queman aceitesresiduales y son, principalmente, cenizas de aceite y coque. Estasemisiones pueden obstruir superficies de transferencia de calor,reduciendo las tasas de transferencia, reduciendo así la eficiencia delhorno entre paradas por mantenimiento.

3. Menor consumo de vapor de atomización.

4. Mejor control de la forma de la llama.

5. Mejor estabilidad de la llama mediante el mezclado controlado delcombustible y el aire.

6. Recuperación de calor a través de precalentamiento de aire de combustión.

7. Menores niveles de ruido.

8. Un solo punto de control del aire de combustión.

9. Oportunidad de controlar la relación aire/combustible.

10. Menor número de quemadores por horno.

Entre las desventajas, comparados con los de tiro natural, se tienen:

1. Orificios de menor tamaño en el quemador, comparados con loscorrespondientes de tiro natural: lo cual los hace más sensibles ataponamientos y erosión si no se cuida el filtrado y calidad del combustible.

2. Peligro de inestabilidad de llama bajo condiciones de tiro muy alto, debidoa la alta presión del soplador de aire.

Quemadores de líquidos – Debido a que la mezcla de combustible y aire decombustión sucede en fase gaseosa, todos los quemadores de líquido usanalguna forma de atomización para dividir la masa líquida en gotas de tamañomicrocópico. Esto aumenta la relación superficie/masa, permitiendo uncalentamiento extremadamente rápido y vaporization de la masa del aceitecombustible.

Los quemadores de aceite casi siempre usan vapor de agua como medio deatomización, y el contacto del vapor caliente con el aceite tiende a emulsificarlo yformar espuma, favoreciendo el proceso de atomización. Para este proceso, seespera tener las siguientes condiciones:

1. Aceite combustible lo suficientemente caliente para tener una viscosidaddel orden de 26 cSt @ 38 ºC (125), aún cuando existen quemadores quepueden trabajar hasta 65 cSt @ 38 ºC (aprox. 300 SSU), empleados paraquemar residuo de vacío.




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2. La presión del combustible en el quemador debe estar del orden de 4 – 7barg (60–100 psig), preferiblemente en el valor más alto, y debemantenerse constante.

3. El vapor de agua en el quemador debe estar absolutamente seco,preferiblemente con unos 28 ºC de sobrecalentamiento, y con 2.1 barg (30psig) por encima de la presión del combustible.

Para aquellos casos donde se no se disponga de vapor de agua, se puede teneratomización mecánica o por aire.

Los requerimientos operativos de atomización por aire son similares a los deatomización con vapor, aunque se requiere una temperatura un poco más alta delcombustible, para compensar por el efecto enfriador del aire atomizante.

Las unidades atomizadas mecánicamente aprovechan la energía cinética delaceite para atomizar el combustible en la punta del quemador. Los rangos detemperatura y viscosidad del combustible son similares a los de atomización convapor. El combustible debe estar disponible a presiones cercanas a los 21 barg(300 psig). Si se requiere una flexibilidad alta del quemador, la presión desuministro podría ser tan alta como 67 barg (1000 psig).

5.3 Requerimientos de exceso de aireEl quemador debe ser dimensionado de tal forma de asegurar que el aire requeridopara una buena combustión sea disponible a su capacidad máxima de diseño.

Quemadores de tiro natural – El flujo máximo de aire a través de los quemadoresestá gobernado por el tiro disponible del horno a nivel del quemador y por lascaracterísticas de flujo del registro de aire. Los quemadores de tiro natural debenser capaces de operar a las siguientes condiciones:

1. 20% de exceso de aire para gas combustible solamente.

2. 30% de exceso de aire para combustible líquido o combinación gas/líquido.

Quemadores de tiro forzado – Para este tipo de quemadores, se tiene que laquema debe estar basada en 20% de exceso de aire.

5.4 Flexibilidad del quemadorLa flexibilidad es una función de varios factores, siendo los más importantes eldiseño del quemador y el tipo de combustible. Los otros factores incluyen lapresión del combustible, la presión de atomización del vapor y la habilidad paracontrolar el flujo de aire de combustión. La flexibilidad del quemador normalmenteno afecta la selección del quemador ni el diseño del horno, ya que los quemadorespueden ser apagados o se puede incrementar el exceso de aire cuando el hornoestá operando a cargas reducidas.

Quemadores de gas bruto – Para ambos quemadores de tiro forzado y natural,estos quemadores tienen una flexibilidad de 5 a 1 ó mayor, asumiendo un peso




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molecular y un poder calorífico del gas combustible constante. La presión delcombustible a la capacidad máxima de diseño debe ser de por lo menos 210 kPamanométricos (30 psig). La mínima presión de diseño debe ser de por lo menos7 kPa manométricos (1 psig); esto ajusta la capacidad mínima del quemador.Presiones menores del combustible limitan la flexibilidad del quemador.

En situaciones donde el gas combustible varía considerablemente en pesomolecular, la pistola del combustible debe ser diseñada para el gas que contengael menor peso molecular. Como la densidad del gas combustible aumenta, la caídade presión a través del quemador decrecerá y se reducirá la flexibilidad con elcombustible más pesado.

Quemadores de pre–mezcla de gas – Estos quemadores pueden estar limitadosen capacidad con gas combustible de bajo peso molecular, particularmente si elcontenido de hidrógeno es alto, debido al potencial del combustible para retornarla llama (quema en el tubo de mezcla). A fin de evitar el retorno de la llama, se debeusar una mínima presión del combustible de 14 kPa manométricos (2 psig) a cargacrítica.

Quemadores de aceite – Estos están usualmente limitados por la flexibilidad de3 ó 4 a 1, tanto para los quemadores de tiro natural como los de tiro forzado. Estelímite es ajustado por el rango sobre el cual casi todas las pistolas pueden atomizarel combustible adecuadamente para una buena combustión. Al igual que con gas,la maximización de la presión del combustible maximizará la flexibilidad.

Quemadores de combinación gas/líquido – Cuando se queman amboscombustibles simultáneamente en quemadores de tiro natural e inducido, seobtiene una mayor flexibilidad de operación que con un solo combustible. La razónde esto es que el combustible principal actúa como una fuente de encendido conrespecto al combustible secundario. Para los quemadores que operansimultáneamente con ambos combustibles, se hace necesario la adición decontroles de tal forma que la pérdida del combustible principal automáticamentecierre el combustible secundario, en caso de que este último se esté quemandopor debajo de su flexibilidad límite individual .

Consideraciones del lado del aire – El lado del aire por lo general no afecta laflexibilidad del quemador o del horno, debido a que el exceso de aire puede seraumentado durante la operación a cargas bajas. El aire puede ser reducido enquemadores de tiro natural e inducido hasta que haya insuficiente energía paramezclar adecuadamente el aire y el combustible. Los quemadores de tiro naturalgeneralmente son capaces de dar una flexibilidad del lado del aire de 3 a 1 ó más.

5.5 Tratamiento del ruidoA continuación se presenta un resumen de recomendaciones del tratamientoacústico para varios quemadores.




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Quemadores de tiro natural

1. Quemadores de pre–mezcla de gas – Estos quemadores requierensilenciadores de aire primario. (Las paredes de radiación del quemadorgeneralmente no requieren estos silenciadores). Estos quemadorestambién pueden requerir cámaras (plenum) de aire secundario,dependiendo del combustible que se queme.

2. Otros quemadores de tiro natural – Normalmente se requieren“plenums” acústicos para quemadores de tiro natural que quemen gasbruto, líquidos o combinaciones de ellos.

Los quemadores de aceite, montados sobre paredes de reducción acústica(plenums) tienen severas desventajas, debido a problemas de operación ymantenimiento, los cuales pueden ser causados por combustibles residuales.Además, los combustibles altamente volátiles, tales como la nafta líquida, nodeben ser utilizados en estos quemadores debido al alto potencial explosivo quepuede resultar en el caso de que el combustible se derrame. Se han desarrolladoanillos de refuerzo acústico, los cuales están abiertos en el fondo, para ser usadosen este tipo de servicio.

Quemadores de tiro forzado – Los quemadores de alta intensidad normalmenteno requieren de tratamiento acústico. Los ventiladores, motores y sistemas deducto de tiro forzado normalmente requieren de algún tratamiento.

6 CONSIDERACIONES DE DISEÑO DEL SISTEMA DECOMBUSTIBLE

Los combustibles de la refinería tienen por lo general corrientes de baja calidad,las cuales contienen contaminantes que pueden causar problemas severos deseguridad y/o operacionales, si no son tratados y manejados adecuadamenteantes de ser inyectados en los quemadores.

6.1 Combustibles gaseososEstos combustibles varían de limpios, secos y de peso molecular constante, hastasucios, mezclas húmedas de gases de desechos de procesos que pueden fluctuarsignificativamente su peso molecular y composición. En el primer caso, elcombustible puede causar muy pocos problemas; pero el último origina problemasmayores de seguridad y mantenimiento a menos que se limpie y se seque el gas.Los líquidos y sólidos pueden taponar la entrada del combustible en la pistola,restringiendo la capacidad del quemador y causar mala combustión debido a lamala distribución del combustible en los quemadores.

Con el fin de protegerse contra gas sucio o húmedo, los separadores gas/líquidoson un requerimiento mínimo en todos los sistemas de gas combustible. Sinembargo, cuando el gas es muy sucio o muy húmedo, estos separadores no




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pueden hacer un servicio adecuado de purificación del combustible. En lugaresdonde la experiencia ha demostrado que existe esta situación, equipos de gasmucho más eficientes, tales como depuradores de secado tipo centrífugos y filtrosdeben especificarse.

Tanto el tanque deshidratador como el depurador deben ser instalados tan cercadel horno como sea posible (pero no menos de 15 m (50 pie) del horno). La tuberíaaguas abajo del separador debe estar traceada con vapor, con aislamiento ydrenajes en caso de que sea posible la condensación del gas.

Presión – La presión requerida de combustible cuando se quema gas sedetermina por la flexibilidad del quemador. Los quemadores de gas tienen unaflexibilidad de 5 a 1 ó mayor, teniendo en cuenta que la presión del combustiblerequerida a carga máxima es de 210 kPa manométricos (30 psig) o mayor. Porejemplo, la presión del gas a la capacidad mínima del quemador es de 7 a 14 kPamanométricos (1 a 2 psig). Las presiones de diseño más bajas limitan laflexibilidad.

En situaciones donde el peso molecular del gas varía considerablemente, laflexibilidad del quemador será limitada según el gas se desvíe del peso molecularpara el cual el quemador fue diseñado; el aumento en densidad restringirá el límitede operación inferior y la disminución en densidad reducirá el límite de operaciónsuperior del quemador a no ser que se disponga de suficiente presión de gas paracontrarrestar el incremento de la caída de presión. Por lo tanto, la flexibilidad delcalor total liberado puede ser controlado apagando quemadores en casi todos loshornos, las pistolas de gas combustible deben ser diseñadas para utilizar elcombustible con el menor peso molecular. Los quemadores pueden ser operadossatisfactoriamente con presiones de gas de hasta 280 kPa manométricos (40psig). Presiones mayores pueden dar origen a problemas de ruido.

Para muy bajas presiones del gas (presión máxima disponible en el quemador de21 kPa (3.0 psig)) se puede usar un quemador especial de pre–mezcla con uneyector de vapor. Este quemador es usado con frecuencia para corrientes degases de desecho, tales como incondensables de vacío. El consumo de vapor esdel orden de 0.3 kg por kg (0.3 lb por lb) de combustible y debe ser suministradoal quemador a una presión de 210 kPa manométricos (30 psig): por supuesto estainformación es preliminar y cualquier información final deberá entregarse, congarantías, por un suplidor especializado..

Control del horno – Si los quemadores de gas están en su condición de cargabase, como puede ocurrir en hornos donde ambos combustibles se quemanseparadamente, se puede dar origen a un incremento sustancial del podercalorífico del combustible que resulta en una combustión sub–estequiométrica enel quemador. Recíprocamente, si el poder calorífico del gas combustibledisminuye significativamente, los quemadores de aceite pueden sobrecargarse,ya que ellos tratan de absorber la carga. Por lo tanto, en unidades con gas




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segregado y quema de combustible líquido, y donde el gas combustible fluctúasustancialmente con respecto al poder calorífico, el flujo de gas combustible debeser controlado automáticamente si es posible. Por otro lado, el líquido combustiblepuede estar a la carga base, ya que su poder calorífico es relativamente constante.El método preferido para quemar gas y líquido en una unidad es quemarlos aambos simultáneamente en cada quemador. La quema simultánea permitebasarse en la carga de cualquier combustible.

6.2 Combustibles líquidosLos combustibles líquidos tienen un rango extenso, el cual incluye desde la nafta,hasta combustibles muy viscosos y/o combustibles líquidos como por ejemploresiduales de vacío y residuo craqueado. Independientemente de la calidad, loscombustibles líquidos deben llegar a la pistola del quemador bajo las siguientescondiciones:

1. A una viscosidad y temperatura que asegure buena atomización ycombustión.

2. Solo en la fase líquida.

3. Libre de cualquier sólido que pueda taponar los orificios de atomizaciónpequeños.

Viscosidad y temperatura del combustible – Para una buena atomización elcombustible debe llegar al quemadores con una viscosidad de 26 mm2/s (26 cst)o menor. A viscosidades mayores el tamaño de las gotas del combustibleatomizado pueden ser tan grandes que se puede dar origen a una combustiónineficiente. Esto trae como resultado que las llamas no sean adecuadas, y que elcombustible no consumido pueda escaparse de la llama, causando combustiónhumeante.

La temperatura de los combustibles residuales debe ser mantenida por encima de175°C (350°F), aun si temperaturas más bajas alcanzan los requerimientos deviscosidad. Estos 175°C (350°F) es la mínima temperatura que ha sido usada conbuenos resultados en el pasado para combustibles residuales típicos.Generalmente, la temperatura de los cortes de este tipo de combustible debe sersuficientemente alta para asegurar que la viscosidad del componente más pesadosea de 26 mm2/s (26 cst) o menor. De esta forma se asegura que el componentemás pesado se gasifique rápidamente y se queme. Mientras mayor sea latemperatura del combustible, más rápida será la gasificación y mejor lacombustión.

Combustibles volátiles – En caso de combustibles volátiles, tales como la nafta,se debe evitar la gasificación parcial del combustible aguas arriba del orificio delcombustible. Esta condición trae como resultado inestabilidad del quemador yposible apagado de las llamas.




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Los combustibles del tipo de la nafta también presentan problemas de seguridaddebido a su alta volatibilidad, por lo cual requiere especial atención. Estosproblemas son:

1. Alto riesgo de incendio en el caso de que se derrame el combustible (oexplosión en el caso de quemadores de tiro natural con plenum acústico).Por lo tanto, estos combustibles no deben ser quemados en quemadorescon plenum acústicos. Además, se deben especificar sistemas deseguridad para evitar la remoción del quemador sin haber bloqueadocompletamente el combustible.

2. Las fugas de nafta en sistemas de aceite combustible caliente,especialmente del tipo de recirculación, se vaporizará parcialmente enestas líneas de combustible y/o tanques de compensación y tanques deretención. Por lo tanto, el sistema de la nafta debe ser segregado al sistemade aceite combustible mediante la separación física o por el uso de válvulasde tres vías en todas las interfases entre los dos sistemas.

Atomizadores – Estas son probablemente las piezas más críticas en el sistemade aceite combustible. Si no son diseñadas y dimensionadas correctamente o sise llegan a ensuciar o desgastar durante su uso, no atomizarán el combustiblesuficientemente y no podrán dar una combustión rápida y completa. Esto puededar como resultado una combustión humeante y choques de la llama con los tubosdel proceso y otras superficies de los hornos. Además, las gotas grandes decombustible pueden derramarse en el quemador ocasionando condicionesinseguras en el caso de combustibles volátiles, o por lo menos problemas seriosde mantenimiento en el caso de combustibles residuales.

1. Tipos de atomizadores – Generalmente se usan tres tipos básicos deatomizadores:

a. Atomizadores con vapor – De acuerdo a lo mencionado en 5.2, la presión delvapor normalmente es mantenida cerca de 210 kPa man (30 psig) por encimade la presión de combustible por medio de un controlador de presióndiferencial. La presión del combustible en el quemador debe ser de 420 a 700kPa man (60 a 100 psig) (preferiblemente cerca de los 700 kPa manométricos(100 psig) de ser posible).

El consumo estimado de vapor de atomización típico, para efectos deestimación de servicios industriales, es de 0.5 kg de vapor por kg (0.5 lb devapor por lb) de combustible. Sin embargo, para calcular la línea de suministrode vapor, use 1.0 kg/kg (1.0 lb/lb) de combustible.

b. Atomizador mecánico – (Ver subsección 5.2, Quemadores de líquido) Estetipo de atomizador tiene aplicaciones limitadas. Se usa sólo en quemadoreshorizontales (por lo tanto, no se usa en diseños modernos de hornos), dondela disponibilidad de vapor es limitada. Estos quemadores son altamentesusceptibles al taponamiento debido al tamaño pequeño de los orificios, porlo tanto, el combustible debe ser muy bien filtrado.




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c. Atomizadores combinación mecánico/vapor – Los requerimientos depresión del combustible y del vapor son de 700 a 875 kPa man (100 a 125 psig)(para ambos) en el quemador.

El combustible debe estar libre de sólidos para evitar taponamiento. El consumode combustible para este tipo de atomizador es de 0.25 a 0.6 kg de vapor por kg(0.25 a 0.6 lb/lb) de combustible.

2. Selección del atomizador

El vendedor del quemador tiene la responsabilidad de diseñarapropiadamente los atomizadores para todos los quemadores. El tipo deatomizador usado se determina por el tipo de quemador, las característicasdel combustible y la disponibilidad de vapor.

1. Los vendedores normalmente equipan los quemadores de tironatural con atomizadores de vapor. Sin embargo, para casosespeciales, tales como la falta de vapor de atomización, ellossuplirán atomizadores de combinación mecánico/vapor (omecánico) a solicitud del comprador.

2. Los quemadores comerciales de tiro forzado generalmente estánequipados con atomizadores especiales que han sido diseñadosespecialmente para estos quemadores

Sistema de combustible – Para combustibles pesados, tales como residuales devacío o atmosféricos, alquitrán y otros combustibles con bajos puntos de fluidez,se debe utilizar un sistema de recirculación. Este sistema evita problemasinherentes asociados con los sistemas muertos, tales como arranques con elcombustible frío y líneas taponadas. La Figura 3. muestra un sistema derecirculación de aceite combustible. Se deben considerar los siguientes puntosimportantes para el diseño:

1. Selección de un recurso caliente para eliminar la necesidad de utilizarintercambiadores de calor, por ejemplo, enviar el combustible directamentedesde el fondo de la torre.

2. Diseñar el retorno del sistema principal de tal forma que este opere a unapresión más baja que cualquier circuito de los hornos. Generalmente, unapresión de 350 kPa man (50 psig) o menos es adecuada en la línea deretorno principal.

3. Proveer orificios pequeños de limitación de flujo mínimo (válvulas decompuerta con un orificio) en las líneas de retorno de unidades individualespara prevenir situaciones de no flujo.

4. Diseñar los componentes del sistema para permitir flujos adecuados decombustible. Los flujos de retorno de combustible dependen de suscaracterísticas; el tamaño y longitud de la(s) línea(s) de retorno,condiciones ambientales, etc., y son ajustadas para mantener




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temperaturas adecuadas del combustible a través del sistema. Se debetener cuidado cuando se dimensionen las bombas, válvulas de control, etc.

5. Todas las líneas deben tener aislamiento y trazas de calentamiento, y seespecifican para mantener por 2–3 horas la temperatura en el caso de queno haya flujo. La temperatura de calentamiento no necesariamente tieneque ser mayor que la temperatura normal del combustible.

6. Proveer un combustible relativamente liviano para facilitar el desalojo delcombustible principal. Proveer conexión de vapor en cada extremo final delcircuito del horno para permitir la limpieza de estas líneas. Estasconexiones deben estar a una mínima distancia del sistema principal decombustible.

7. Proveer válvulas automáticas de cierre hermético en las líneas de retornode los hornos individuales. Estas válvulas se activan simultáneamente conla válvula de control de combustible con la señal proveniente del sistemade seguridad del horno.

8. Proveer indicadores locales de temperatura en las líneas de retorno delsistema principal y en los circuitos individuales de cada horno.

9. Proveer medidores de flujo en las líneas de alimentación y retorno de cadahorno.

Limpieza del combustible – Se deben instalar filtros de malla fina, diseñadospara ser limpiados sin interrumpir el flujo de combustible en todos los sistemas decombustible líquido. Para combustibles residuales y combustibles de alquitrán sedeben suministrar filtros auto–limpiantes. Los filtros de protección del tipoconvencional son aquellas tipo cesta de malla removible que pueden ser usadospara permitir el mantenimiento de los auto–limpiantes. Dos fuentes confiables defiltros autolimpiantes son:

1. Auto–Klean Strainers Limited

Lascar Works Hounslow,MiddlesexEngland

2. Cuno Engineering Corporation

80 South Vine Street Meriden,Connecticut 06453USA




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Los filtros auto–limpiantes (operados por motor) deben estar equipados con dosaletas de limpieza estacionarias y tener una malla suficientemente pequeña pararemover todas las partículas de 0.5 mm (0.02 pulg) y mayores. La caída de presiónmáxima permisible en condición sucia no debe ser mayor de 70 kPa (10 psi). Losfiltros deben tener trazas de vapor y aislamiento para mantener la temperaturadeseada. Las siguientes características del combustible y del flujo deben serincluidos en las especificaciones de los filtros:

1. Temperaturas de operación, °C (°F)

2. Temperaturas de diseño, °C (°F)

3. Gravedad específica a la temperatura de operación

4. Viscosidad a la temperatura de operación, mm2/s (cSt)

5. Contenido máximo de azufre, incluyendo % peso de H2S

6. Presión de operación aguas arriba, kPa man (psig)

7. Presión de diseño, kPa man (psig)

8. Flujo, dm3/s (gpm)

6.3 PilotosLas consideraciones de seguridad requieren protección contra el apagado de lallama de cada quemador. Generalmente, esto se lleva a cabo por medio de pilotosde quema continua de gas, los cuales reencienden inmediatamente el combustiblesi la llama se apaga. Los detectores de llamas, los cuales cortan el flujo decombustible al quemador, pueden ser usados en instalaciones de tiro forzado sies exigido por el comprador. Esta alternativa es raramente usada debido a que lossistemas de detección son costosos y de difícil mantenimiento.Otrasconsideraciones adicionales son:

Capacidad – Los quemadores pilotos operan a una capacidad nominal de 20.5a 35.2 kW (70.000 a 120.000 BTU/h) a presiones de combustible de 14 a 100 kPaman. (2 a 15 psig).

Combustible – Sólo se puede usar gas combustible limpio y seco. El combustiblepuede ser suplido desde el sistema de gas combustible del horno principal opreferiblemente desde una fuente independiente y confiable. Si el gas combustibleproviene del sistema principal, el gas piloto debe venir desde aguas arriba delcontrol de combustible del horno y las válvulas de bloqueo.

Los orificios del flujo de combustible en todos los pilotos son muy pequeños, porlo que se necesita instalar en el sistema de gas piloto un filtro con una malla de 1.3mm (0.05 pulg). Las alarmas por baja presión del gas piloto deben ser ajustadasa 14 kPa man. (2 psig) y el disparo debe activarse a 7 kPa man. (1 psig).

Aire – Los pilotos para los quemadores de tiro natural son del tipo inspiratorio. Paralos quemadores principales se puede usar aire del sistema principal o de un




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sistema independiente, tal como aire de instrumentos o aire de servicios. Si seutiliza el sistema de aire del quemador, el aire del piloto es tomado aguas arribade los reguladores de cierre hermético de cada quemador en particular.

6.4 Tubería del quemadorLa Figura 4. muestra un sistema típico de la tubería de quemadores de tiro forzado.Este sistema permite encender el quemador desde abajo del horno, como tambiénoperarlo desde la plataforma. Este sistema puede ser simplificado para losquemadores de tiro natural.

7 SELECCION DEL QUEMADOR

7.1 Tipo de quemadorHornos de pirólisis – Los hornos de craqueo y reformación con vapor quemangas y sus quemadores de llama fina están instalados en el piso. En algunosreformadores con vapor, también se instala una fila de quemadores de radiaciónmontados en la pared.

Hornos de procesos – El tipo de quemador requerido dependerá del combustibleque vaya a ser quemado, del calor total y de la disponibilidad de aire de combustiónprecalentado. La siguiente tabla resume las aplicaciones de quemadoresrecomendados:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Combustible ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Calor liberado por el horno,MW (MMBTU/h)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipo de quemadorRecomendado

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Gas ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Todo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tiro natural de pre–mezcla ode gas bruto preferiblemente

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Líquido o combinación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

<14.7 (50 MM BTU/h) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tiro natural

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


14.7–23.4 (50–80MM BTU/h)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tiro natural o forzadoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


> 23.4 (80 MM BTU/h) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tiro forzadoEn casos donde se tiene un vendedor preferido, se recomienda especificar que elsuplidor haga la selección.

1. Quema de gas – Cuando sólo van a ser quemados combustibles gaseososen hornos de procesos, normalmente se especifican quemadores de gasde tiro natural. El tipo de quemador de gas bruto es preferido, en tanto quepara aplicaciones especiales se usan los quemadores pre–mezcla de llamacorta, de lo contrario, es preferible utilizar el tipo de quemador de gas bruto.

Generalmente, los silenciadores de aire primario sólo disminuyensatisfactoriamente el ruido de los quemadores pre–mezcla. Bajo ciertascondiciones este tipo de quemadores puede también requerir cámarasplenum acústicas. En este caso la selección económica será por losquemadores de fuego centrado de gas bruto.




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2. Quema de líquido o combinación – En los hornos que quemancombustibles líquidos o una combinación líquido y gas, se usan los mismostipos de quemadores, lo único que varía es el equipo de la pistola. Este tipode quemador también debe ser especificado para hornos que queman gasy que en el futuro quemarán combustibles líquidos.

a. Horno de baja capacidad – Normalmente se especificanquemadores de tiro natural con cámara plenum acústica, paracalentado res con una capacidad menor de 14.7 MW (50 MM BTU/h).En estos pequeños hornos no es práctico instalar quemadores detiro forzado.

b. Hornos de capacidad intermedia – Son los hornos con unacapacidad de 14.7 a 23.4 MW (50 a 80 MM BTU/h). Normalmentese deben especificar los quemadores de tiro forzado, aunquetambién pueden usarse quemadores de tiro natural. Estos últimosson menos costosos, pero los quemadores de tiro forzado requierenmenos atención del operador y menos mantenimiento; además debrindar un mejor control.

c. Hornos de alta capacidad – Los quemadores de tiro forzado, del tipode alta intensidad son especificados en hornos con capacidadmayor de 23.4 MW (80 MM BTU/h).

7.2 Número de quemadoresPor lo menos tres quemadores deben usarse en cualquier horno que quemelíquidos, estos es esencial para evitar interrupciones no deseadas de la operacióndel proceso. El uso de un solo quemador es satisfactorio en servicios con gasescombustibles limpios, ya que el mantenimiento de estos quemadores esdespreciable.

7.3 Capacidad del quemadorLa capacidad máxima de diseño del quemador depende del tipo y número dequemadores que tenga el horno.

Quemadores de tiro natural – La capacidad máxima de diseño del quemadordebe ser casi igual a la capacidad máxima estipulada por el fabricante (por lomenos 90%). El sobredimensionamiento excesivo del quemador reduce suhabilidad de operar eficientemente en condiciones normales de diseño y rango decontrol, debido a las bajas velocidades del aire y a la mezcla deficiente. Lacapacidad máxima de diseño es:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Quemadores quemandosolo gas (% capacidadnormal de diseño)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Quemadores quemandolíquido o combinaciones delíquido/gas (% capacidadnormal de diseño)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁHasta 5 quemadoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ115

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ125ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ6 ó más quemadoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ110

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ120




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Normalmente, la capacidad máxima de diseño no debe exceder 4.6 MW (16 MMBTU/h) para los quemadores de tiro natural.

Quemadores de tiro forzado – La capacidad máxima de diseño es:ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Hasta 5 quemadores: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

125% de la capacidad normalde diseño

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

6 ó 7 quemadores: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

120% de la capacidad normalde diseñoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

8 ó más quemadores:ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

115% de la capacidad normalde diseño

7.4 Espaciamiento del quemadorHornos de procesos – Los espacios libres (mínimos) quemador–a–tubo yquemador–a–refractario se presentan en el documento PDVSA–MDP–05–F–02(Hornos: Consideraciones de diseño)

El espaciamiento mínimo del quemador es de 25 mm (1 pulg) mayor que sudiámetro máximo. Esto aplica en quemadores no montados en cámaras “Plenum”o en aquellos con distribución uniforme de aire. Las dimensiones controladas songeneralmente el diámetro de la garganta del quemador y el diámetro de la placadel fondo para quemadores montados en el plenum.

Se puede requerir de mayor espacio para los quemadores instalados en lasparedes y que reciben todo el aire de combustión por un solo lado (por ejemplo,un anillo de quemadores en un horno cilíndrico vertical). Este incremento enespacio se hace necesario para asegurar una distribución adecuada del flujo deaire alrededor del quemador.

Caída de presión del aire – Los quemadores deben mantener cierta distancia detal forma que el cabezal máximo de velocidad del aire que pasa por el lado de atrásdel quemador no exceda en 10% la caída de presión de dicho quemador. La Figura2. suministra información para determinar el espacio mínimo del quemador.

Además de las tolerancias arriba mencionadas, los espacios externos alrededorde los quemadores (incluyendo la estructura del horno, tubería, fundaciones y elducto del tiro forzado) deben permitir que tanto la pistola como el quemador seanremovidos para mantenimiento sin interferir con la operación de cualquier otroquemador. Esto depende principalmente del contratista y el vendedor. Sinembargo, el diseñador del horno debe tener en mente estas consideracionesparticularmente cuando se determinan arreglos similares de ductos de tiroforzado.

7.5 Preparación de las especificaciones del diseño del quemadorLas especificaciones del quemador deben incluirse en el diseño de todos loshornos. Esta información debe incluir: tamaño del quemador, capacidades normal




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y máxima de diseño, y disponibilidad de tiro o presión de aire de combustión enel quemador. La especificación de diseño debe incluir las propiedades delcombustible y las presiones disponibles en el quemador.

8 APENDICESTabla 1 Direcciones de algunos vendedores de quemadoresFigura 1 Quemadores típicos de tiro naturalFigura 2 Espacio de quemadores montados sobre una cámara (plenum)Figura 3 Sistema típico de circulación de aceiteFigura 4 Arreglo típico de la tubería del quemador para quemadores de tiro

forzado




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TABLA 1. DIRECCIONES DE ALGUNOS VENDEDORES DE QUEMADORESÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Vendor Name: JOHN ZINK COÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Vendor Name: N A O INCÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Nuevo nombre: KOCH INDUSTRIESINC/KOCH ENGINEERING COINC/ZINK (JOHN) CO

11920 E APACHE

PO BOX 21220

TULSA, OK

74121–1220

USA

telf.: 918/234–2892

Fax: 918/234–1978

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Antiguo nombre: NATIONAL AIROILBURNER Co.1284 E SEDGLEY AVE,PHILADELPHIA, PA

19134–1590

USA

telf.: 215/743–5300, 800/523–3495

Fax: 215/743–3018, 215/743–3020

Telex: WU 84–5403

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ColombiaInclocol LTDAApartado Aereo 52653,

Calle 75 #5836.

Barranquilla

Colombia

telf.: 575–6–456025

Fax: 575–8–580774

V R Ingenieria & Mercadeo

Santa Fe de Bogota,Colombia

telf.: 571–2–443461

Fax: 571 2–688601

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

VenezuelaBaker Químicas de Venezuela, S A(representative)

Apartado 6682

Caracas, 12010A

Venezuela

telf.:582–285–6612fax: 582–285–6223




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Fig 1. QUEMADORES TIPICOS DE TIRO NATURAL




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Fig 2. ESPACIO DE QUEMADORES MONTADOS SOBRE UNA CAMARA (PLENUM)




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Fig 3. SISTEMA TIPICO DE CIRCULACION DE ACEITE




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Fig 4. ARREGLO TIPICO DE LA TUBERIA DEL QUEMADOR PARA QUEMADORES DETIRO FORZADO




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NOTAS:

1. La ubicación recomendada de las válvulas de aislamiento del quemador para el gas combustible,aceite combustible y vapor de atomización es adyacentes a las puertas de observación. Estopermite que los ajustes del quemador sean hechos mientras se observa la llama.

2. Los colectores de aceite combustible, gas combustible, gas piloto y líneas deben ser revestidas conaislamiento y con trazas de vapor. Las líneas de vapor de atomización y de aceite combustibledeben ser revestidas juntas.

3. Las tuberías de aceite y vapor en el múltiple recibidor deben proveer flexibilidad de ±50 mm (2 pulg)de movimiento vertical; y la tubería del gas en el quemador debe proveer ±12 mm (0,5 pulg) demovimiento vertical.

4. Instalar bridas en toda la tubería de forma tal de poder sacar el quemador para mantenimiento.ubique las bridas aproximadamente 600 mm (24 pulg) del quemador. Las líneas de trazas con vapordeben tener accesorios de compresión en las bridas de la tubería para facilitar sudesmantelamiento.

5. Se requieren válvulas de tapón en las líneas de aire y de gas piloto en el quemador.6. Se requieren drenajes en las líneas de aceite combustible y vapor de atomización.7. Las válvulas aguas arriba de las bridas de gas combustible, aceite combustible y vapor de

atomización están por conveniencia, para vaporizar fuera de la pistola del quemador y apagar elquemador.




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