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3er Encuentro de Usuarios de Calderas
Mayo 12 y 13 de 2016
Bogotá, Colombia
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Mejora de la EficienciaCambiando los Transormadores RectificadoresMono-Fásicos a Tri-Fásicos de Baja Frecuencia
Electro-Filtros
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50 mgr/m3
Eff = 99.5%
10,000 mgr/m3
9,950 mgr/m3
Eficiencia del Electro‐Filtro
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Placa Colectora
ElectrododeDescarga
Placa Colectora
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Flujo del Polvo Partículas de Polvo
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Eficiencia vs. Potencia Suministrada
Eficienciaen
Porcentaje
Potencia Suministrada / 1000 Watt/ACFM
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La Potencia Suministrada y la Eficiencia están directamenteRelacionadas.
Un Incremento del Volumen del Gas TratadoAfectará Disminuyendo la Potencia Suministrada
Y por lo Tanto Disminuye la Eficiencia del Electro‐Filtro
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La Eficiencia del Electro‐Filtro está relacionada también a:
10
Area de Colección (m2)Volumen del Gas Tratado (m3/sec)
Niveles de Tensión y Corriente (KV & mA)
Resistividad del Polvo (Ohm‐cm)
Velocidad de la partícula en la Dirección del Gas (m/sec)Porcentaje de Humedad (%)
Temperatura de Entrada (º C)
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Fórmula para Evaluar la Eficiencia de un Electro‐Filtro
11
A = Area de Colección (m2)
W = Velocidad de Migración (m/sec)V = Volumen del Gas Tratado (m3/sec)
Eff ≈1‐eA*wV
En esta Fórmula No Se Menciona ni la Tensión ni la Corriente
Pero Existe una Relación Entre laVelocidad de Migración y la Tensión
(a) Fórmula de Deutsch & Anderson
(a)
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Hay 3 Opciones para Aumentar la Eficiencia
12
Volumen
Incrementar elArea de Colección
A (m2)
wArea
Opción 1
Disminuir elVolumen de Polvo
V (m3/s)
Opción 2
Incrementar la Velocidad de
Migración (m/s)
Opción 3
Eff ≈1‐e A*wV Debe ser
El Valor masBajo Posible
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ESP2X
ESP
Esta Solución Demanda Invertir fuertes Sumas de Dinero
Opción 1Incrementar el Area de Colección (m2)
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Original Add‐On
14
Ejemplo 1; Incrementar el Area de Colección (m2)
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2 1
15
Ejemplo 2; Incrementar el Area de Colección (m2)
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ESP
Esto Significa Menos Producción
Lo cual es Menos Ganancias
Opción Facilmente descartada por la Gerencia
Opción 2Disminuir el Volumen de Polvo (m3/s)
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ESP
Aumento de la Velocidad de Migración (m/s)
Opción 3
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Placa Colectora
ElectrododeDescarga
Placa Colectora
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Flujo del PolvoPartículas de Polvo
Sin Tensión
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Flujo de Polvo
Baja Tensión Baja Velocidad de Migración
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Flujo del Polvo
Alta Tensión Alta Velocidad de Migración
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La Velocidad de Migración (w)
22
w ≈ ß x Va x Vp
(*) White, Harry J. Industrial Electrostatic Precipitation
ß = Es una Constante para un Determinado Electro‐Filtro
Vp = Tensión Pico
Va = Tensión Promedio
(*)
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Mayor Tensión >> Mayor Velocidad de Migración
23
Cómo Incrementar la Tensión?
Respuesta = Mejorando el TransformadorMono‐FásicoA un transformador Tri‐Fásico
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Analizando las Curvas Tensión-Corriente
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90KV
Corriente Secundaria mA
Transformador Mono-Fásico
KVpromedio
KV pico
Límite Chispa
52 mA
Data Duke‐EnergyPlanta WabashTerre Haute
Campo Entrada
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90KV
Curriente Secundaria mA
Kvpromedio ≈ KVpico
74 mA
Límite Chispa
Transformador Tri-Fásico
52 mA
Data Duke‐EnergyPlanta WabashTerre Haute
Campo Entrada
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El Transformador Tri-Fásico SuministraMayor Tensión al Electro-Filtro
Las Curvas Tensión-Corriente Muestran que
Y a su Vez Mayor Potencia
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0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%0 30 60 90 120
150
180
210
240
270
300
330
Porcen
tajede
Corrie
nte
Degrees
Salida en un Transformador Mono=Fásico
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0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%0 30 60 90 120
150
180
210
240
270
300
330
Porcen
tajede
Corrie
nte
Degrees
Salida en un Transformador Tri‐Fásico
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0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%0 30 60 90 120
150
180
210
240
270
300
330
Porcen
tajede
Corrie
nte
Degrees
Transformador Mono‐Fásico vs. Tri‐Fásico
Potencia Ganada
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Publicación de un Artículo de la Asociación EPRI(Electronic Power Research Institute)
Publication: ESP Upgrades and OptimizationPage 9
En un Futuro Cercano las Regulaciones Demandarán quese haga una mejora en todos los Transformadores de los Electro-FiltrosCambiar Transformadores Mono-Fásicos a Transformadores Tri-Fásicos
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Transformer Cost Comparison Footprint Comparison Weight Comparison
1 Phase 32 KW 1.00 1.00 1.00
3 Phase 32 KW 1.16 1.33 1.88
1 Phase 72 KW 1.00 1.00 1.00
3 Phase 72 KW 1.17 1.31 1.41
Comparación Precio-Tamaño-Peso
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Transformer Power FactorTotal
Harmonic Distortion
Ripple Output Voltage
Peak to Average
Voltage Ratio
Ripple Output Current
Peak to Average
Current Ratio
Maximum Time to Spark Quench
Energy Delivered to Spark by the Transformer
1 Phase 0.566 21.40% 11.84% 1.235 72.59% 2.132 8.33x10^‐3 Seconds 7.8x 10^‐3 Joules < 0.1% of Total Spark Energy
3‐Phase 0.826 13.01% 0.57% 1.009 10.45% 1.126 5.55x10^‐3 Seconds 5.7 x 10^‐3 Joules < 0.1% of Total Spark Energy
Comparación de las Características Técnicas
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ResumenTransformador
Mono‐Fásico
Tensión con Alto Factor de Ripple
Corriente con Alto Factor de Ripple
Alto Factor de Potencia
Alta Confiablidad
En el Mercado desde los Inicios
No tiene Nueva Tecnología
Tensión con Bajo Factor de Ripple
Corriente con Bajo Factor de Ripple
Bajo Factor de Potencia
Alta Confiabilidad
Alta Eficiencia
Nueva Tecnología
Transformador
Tri‐Fásico
Pros
Contras
Fases no Balanceadas Faces Balanceadas
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Diagrama Eléctrico Transformador Mono-Fásico
3-Phase Precipitator Power Supply
SCR-1 SCR-2
CLRLine 1
Line 2 SCR-3 SCR-4
CLR
SCR-5 SCR-6
CLRLine 3
ChokeBushing
HV FieldPrecipitator
AC DC
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3-Phase Precipitator Power Supply
SCR-1 SCR-2
CLRLine 1
Line 2 SCR-3 SCR-4
CLR
SCR-5 SCR-6
CLRLine 3
ChokeBushing
HV FieldPrecipitator
AC DC
Diagrama Eléctrico Transformador Tri-Fásico
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El µControlador SQ-300i Híbrido y elTransformador Tri-Fásico
B&W HMIOperador deInterface
SQ‐300iµControladorHíbrido
mA
KV
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Pantalla de Operación del SQ-300i
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Osciloscopio Incorporado
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El SQ-300i Tiene la Habilidad de:
CurvasTensión-Corriente
TendenciasHistóricas
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Desarrollo del Software Para Electro‐Filtros
La Mayoría de las Plantas ya Conocen Como Operar los Controles B&W SQ‐300i
El Software de B&W Monitorea los Transformadores Monofasicos y Tri‐Fásicos Con los Controles de Tensión B&W SQ‐300i
Operar un Transformador Tri‐Fásico de Baja FrecuenciaEs muy Similar a Operar un Transformador Mono‐Fásico
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Electrodos Optimosde Descarga
Software Optimo de Monitoreo
Placas ColectorasOptimas en
Espaciamiento y Material
Nueva Generación de Electro-Filtros
Transformador Tri-Fásico