combustión del petcoke con adición de caliza en un hogar de lecho
Transcripción
combustión del petcoke con adición de caliza en un hogar de lecho
UNIVERSIDAD DEL BIO BIO FACULTAD DE INGENIERÍA DEPTO. INGENIERÍA MECÁNICA PROFESOR GUÍA: SR. REINALDO SÁNCHEZ ARRIAGADA “COMBUSTIÓN DEL PETCOKE CON ADICIÓN DE CALIZA EN UN HOGAR DE LECHO FLUIDIZADO CIRCULANTE” TRABAJO DE TITULACION PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO CIVIL INDUSTRIAL, MENCION MECANICA. Concepción, Julio de 2008 Jean Paul Duhart Ballesteros Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Agradecimientos: Deseo expresar mis más sinceros agradecimientos a todas aquellas personas que con su apoyo, han colaborado con la realización de este trabajo de titulación. Especialmente a Don Reinaldo Sánchez Arriagada, docente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Bío Bío, quien amablemente acepto ser mi tutor durante este largo tiempo, además por su valiosa colaboración, ideas, consejos y disponibilidad hacia mi persona para poder hacer posible el desarrollo y término de este proceso. A los profesores, Don Luis Cerda Miskulini y Doña Leticia Galleguillos Peralta. deseo expresar mis más sinceros agradecimientos por sus excelentes consejos, conversaciones amenas y su excelente disponibilidad hacia mi persona. Al cuerpo docente de la Universidad del Bío Bío, especialmente a los profesores del Departamento de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Industrial, por los conocimientos entregados durante mi formación profesional y personal. A mis padres, Bernardo y Ester por su infinito apoyo a lo largo de mi vida y por los consejos y valores en mí inculcados. Jean Paul Duhart Ballesteros. 2 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Resumen Se evaluó el proceso de combustión de una caldera de lecho fluidizado circulante, lo cual permitió analizar la situación actual del proceso, cuantificar la cantidad de carbón no quemado que se deposita en las cenizas y parametrizar las variables de operación a partir del rendimiento de la caldera y de la temperatura del lecho. Esto se realizó en el marco del proyecto de investigación denominado “Combustión del petcoke con adición de caliza en un hogar de lecho fluidizado circulante”. El proyecto se realizó utilizando un modelo computacional desarrollado por Jean Paul Duhart B. mediante el software EES (Engineering Equation Solver), el que permitió cumplir con los objetivos planteados durante la investigación. Como resultados se logró determinar las cantidades de gases producidos en función de la temperatura del lecho, la demanda de caliza para la reacción de sulfatación, la cantidad de carbono no quemado depositado en las cenizas y la relación que existe entre las variables de operación más importantes y el rendimiento de la caldera. 3 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Índice Agradecimientos 2 Resumen 3 Índice 4 Capítulo 1: “Antecedentes generales” 1.1.- Origen del tema y planteamiento del estudio. 1.2.- Objetivo general. 1.3.- Objetivos específicos. 6 7 7 Capítulo 2: “Caldera de lecho fluidizado circulante” 2.1.- Visión general. 2.2.- Ciclo de agua y vapor. 2.2.1.- Economizador. 2.2.2.- Domo de vapor y circuitos de tubos de agua. 2.2.3.- Ciclón y área de recuperación de calor. 2.3.- Flujo de aire primario y secundario. 2.4.- Flujo de salida de gases y extracción de cenizas. 2.4.1.- Vía de flujo de salida de gas. 2.4.2.- Ciclón y válvula-J 2.4.3.- Stripper / coolers 2.5.- Visión general de la alimentación de combustible. 2.6.- Visión general de la alimentación de caliza. 2.7.- Principios de operación de la caldera. 2.7.1.- Combustión del hogar. 8 10 10 10 11 13 15 15 16 16 17 18 20 20 Capítulo 3: “Antecedentes teóricos” 3.1.- Lechos fluidizados atmosféricos. 3.1.1.- Descripción. 3.1.2.- Eficiencia de la combustión del carbono. 3.1.3.- Eliminación de SO2 3.1.4.- Transferencia de calor. 3.1.5.- Emisiones de óxido de nitrógeno. 3.2.- Combustión. 3.2.1.- Introducción. 3.2.2.- Aspectos básicos. 3.2.2.1.- Balance de materia en combustión completa. 3.2.2.1.1.- Aire estequiométrico. 3.2.2.1.2.- Exceso de aire. 3.2.2.2.- Reacciones químicas de combustión. 3.2.2.3.- Características de los combustibles. 23 23 26 28 30 31 32 32 33 33 33 33 35 36 4 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.4.- Análisis de combustibles. 3.2.2.4.1.- Análisis inmediato. 3.2.2.4.2.- Análisis elemental. 3.2.2.5.- Poder calorífico. 3.2.2.6.- Balance de combustión de un combustible sólido. 3.2.2.7.- Energía disponible en los gases de combustión. 3.2.2.7.1.- Temperatura adiabática de la llama. 3.2.2.7.2.- Temperatura real de los productos de la combustión. 3.2.2.8.- Función de Gibbs. 3.2.2.8.1.- Entalpía de formación. 3.2.2.8.2.- Entropía absoluta. 3.2.2.8.3.- Función de formación de Gibbs. 37 37 38 39 41 43 43 44 46 46 48 49 Capítulo 4: “Condiciones de diseño y balance nominal de combustión”. 4.1.- Condiciones de diseño. 4.2.- Balance nominal de combustión. 50 53 Capítulo 5: “Condiciones reales de combustión y desarrollo de la investigación” 5.1.- Condiciones reales de combustión. 5.1.1.- Reacciones de combustión. 5.1.2.- Reacción de sulfatación. 5.1.3.- Desarrollo. 5.1.4.- Balance energético de combustión. 5.1.5.- Gráficos y tablas paramétricas basados en programa EES 55 57 58 59 65 68 Capítulo 6: “Conclusiones”. 81 Referencias bibliográficas 84 Anexo A: Especificaciones técnicas de la empresa. Anexo B: Programa de combustión desarrollado en EES Anexo C: Informes diarios de operación de la caldera de lecho fluidizado circulante. Anexo D: Tabla de entalpía de formación, función de Gibbs y entropía absoluta. 85 90 100 137 5 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Capítulo N° 1: Antecedentes generales. 1.1.- Planteamiento del problema. El siguiente estudio tiene como objetivo principal determinar la influencia de los diferentes parámetros que intervienen en el proceso de combustión en una caldera de lecho fluidizado circulante, para obtener y tabular información referente al tema, y desarrollar con mayor eficiencia el proceso de generación de vapor. Dado la escala del consumo de combustible en una caldera de lecho fluidizado circulante es necesario obtener información que permita disminuir toda pérdida por concepto de carbono no quemado, que deriva en la acumulación de dicho combustible en las cenizas, por lo cual se debe investigar y tabular las variables mas importantes con el objeto de disminuir dicha pérdida y por ende mejorar el rendimiento de la caldera y de la planta. El ámbito del estudio, contempla analizar el proceso de combustión, calculando de forma teórica el rendimiento de la caldera, y comparando estos resultados con los estándares actuales de funcionamiento del equipo, con esto, se busca recolectar y tabular información para desarrollar una base de datos que permita identificar y cuantificar las variables más influyentes de dicho proceso. 6 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 1.2.- Objetivo General. Evaluar el proceso de combustión del petcoke en una caldera con hogar de lecho fluidizado circulante, considerando la adición de caliza para la captura de azufre. 1.3.- Objetivos Específicos. • Elaborar un programa computacional para la combustión del petcoke incorporando caliza y además cuantificar la formación de NOx y CO en los productos. • Parametrización de las variables de operación más importantes analizando la sensibilidad y su impacto en el rendimiento de la combustión. • Cuantificar de forma analítica la cantidad de carbono no quemado que se deposita en la ceniza, con el fin de determinar su influencia sobre la temperatura del hogar y de la corriente de gases a través de la caldera de lecho fluidizado circulante. 7 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Capítulo N° 2: Caldera de lecho fluidizado circulante. 2.1.- Visión general. La caldera en estudio, es una caldera de lecho fluidizado circulante con un domo. Puede generar 243 ton/hora de vapor sobrecalentado a 106 kg/cm2 y 540 °C en su rango continúo máximo (MCR: Maximun Continuous Rating). El MCR está calculado sobre la base de tener una entrada de agua de alimentación al economizador a 140 °C y con una purga de fondo de la caldera a razón del 1% del MCR. La caldera está formada por un Hogar enfriado por agua, con paredes de división parcial (raiser), un ciclón enfriado por vapor y un área de recuperación de calor (HRA) convectiva enfriada por vapor ( ver figura 2.1). El calor para generar vapor proviene de la combustión del coke de petróleo en el Hogar. La caliza es mezclada con el combustible en la cámara de combustión para ayudar en la captura de los óxidos de azufre durante el proceso de combustión. El coke de petróleo y la caliza forman un lecho de sólidos calientes que son forzados a subir con los productos de la combustión a través del Hogar, liberando su energía calórica al agua y al vapor de los tubos de la caldera. La mezcla de sólidos en suspensión y el gas salen por la parte superior del hogar a través de una única salida hacia el separador ciclónico. Los materiales gruesos (combustible, caliza y ceniza) que son impulsados hacia arriba del hogar son separados del flujo de gases en el ciclón y vuelven al hogar a través de la válvula J. La válvula J conecta la parte inferior del ciclón con la parte posterior del hogar justo sobre la grilla o suelo, en donde se encuentran las toberas fluidizantes. Los gases calientes en el ciclón transfieren parte de su calor al vapor que va por dentro de los tubos que rodean el ciclón. El flujo de gases es liberado en la parte superior del ciclón a través de un barril de escape (o vortex finder) antes de ingresar a la parrilla de entrada que forman los sobrecalentadores del HRA, transfiriendo más calor al vapor. Los gases calientes fluyen hacia abajo a través del HRA y salen de la caldera por el fondo del 8 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título HRA. El flujo de gases fluye a través de los precalentadores de aire primario y secundario que están dispuestos en forma paralela para calentar el aire de combustión, el aire de inyección y el de entrada del transporte del combustible. Posteriormente, el flujo de gases es dirigido a través de los filtros de manga (baghouse) para remover sus partículas. Desde el baghouse, el ventilador de tiro inducido (ID) extrae el flujo de gases limpio por la chimenea. Figura 2.1: Esquema de la caldera de lecho fluidizado circulante. Donde: a: Alimentador de combustible; b: Alimentador de Caliza; c: Ventilador de Aire Primario; d: Ventilador de aire secundario; e: Ventilador de tiro inducido; f: Baghouse (Filtro de mangas); g: Chimenea. 9 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 2.2.- Ciclo de agua y vapor. Los componentes principales del ciclo de agua y vapor son los siguientes: economizador, Circuito de Pared de Agua y Domo de vapor, Ciclón, Área de Recuperación de calor (HRA), sobrecalentador primario, sobrecalentador final (secundario). 2.2.1.- Economizador: El economizador se encuentra en la parte inferior del área de recuperación de calor (HRA) cerca del escape de los gases de combustión. Desde el cabezal de entrada del economizador, el agua de alimentación fluye hacia arriba a través de sus tres bancos de tubos horizontales, absorbiendo el calor del gas caliente que pasa a través de los tubos. El agua de alimentación pasa por el cabezal de salida del economizador por medio de una tubería de transferencia hacia un extremo del domo de vapor. Durante la partida y en condición de baja carga, cuando no existe o bien hay un flujo de agua de alimentación mínimo hacia el domo de vapor, se usa el sistema de recirculación del economizador (Downcomer) para evitar que se genere vapor en el economizador haciendo recircular el agua desde el cabezal de entrada del economizador al domo de vapor. 2.2.2.- Domo de vapor y circuito de tubos de agua. El domo de vapor proporciona una reserva de agua de alimentación que debe ser mantenida durante la operación de la caldera. El nivel normal de operación del domo es de aproximadamente 76 mm por debajo de la línea central del domo. El nivel del domo está controlado por una válvula de control de flujo, esta válvula controla al flujo de alimentación desde las bombas de alimentación de agua de la caldera hacia el economizador y, por lo tanto hacia el domo de vapor. 10 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título El agua en el domo de vapor entra a la caldera a través de dos tubos de bajada (downcomers) al fondo de la caldera, donde es dividida en cuatro cabezales de pared del hogar y dos cabezales de pared de división del hogar. A medida que el agua es calentada, se forman burbujas de vapor que se elevan por los tubos (debido a que la densidad del vapor es menor a la del agua que lo rodea) hacia los cabezales de salida superiores de la pared lateral, frontal, trasera y de división y re-ingresa al domo a través de los tubos de subida. El domo de vapor usa separadores ciclónicos para dividir el agua del vapor de la mezcla que retorna al domo a través de los elevadores de la caldera. Los separadores ciclónicos son de forma cilíndrica y usan topes fijos para impartir un movimiento de remolino rápido a la mezcla de vapor y agua. El agua es forzada a salir por la acción de la fuerza centrífuga y es dirigida de vuelta al reservorio de agua del domo para volver al ciclo de agua. El vapor se eleva hasta llegar a la parte superior del domo en donde más humedad es removida por una serie de deflectores ajustados, uno cerca del otro, en un patrón de zigzag. Los deflectores hacen que la mezcla de agua y vapor cambie constantemente de dirección con el objeto de interceptar la mayor cantidad de partículas de agua. El agua recogida mediante los deflectores es enviada de vuelta al domo. El vapor es dirigido hacia el exterior por la parte superior del domo hacia el ciclón. 3.2.3.- Ciclón y área de recuperación de calor. Desde el domo, el vapor fluye al ciclón, mediante los tubos de la cubierta de entrada de gas y sigue hacia los cuatro cabezales inferiores de la cubierta del ciclón cilíndrico, para luego subir por las tuberías de pared circular de salida del ciclón hacia el cabezal del anillo superior de la salida. El vapor abandona este cabezal a través de cuatro tuberías de transferencia y hacia dos áreas de recuperación de calor (HRA) y fluye hacia abajo a través de la sección de tubos correspondiente hacia cuatro cabezales de salida de la pared laterales inferior del HRA (2 por lado). 11 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título El vapor sale de los cabezales de salida de la pared lateral inferior a través de ocho tuberías de transferencia (4 por cabezal) hacia un cabezal de entrada inferior de la pared frontal del HRA. Desde el cabezal de entrada inferior, el vapor fluye hacia arriba a través de la sección de tubos de flujo ascendente y luego pasa a través de los tubos del techo hacia la pared trasera, hacia abajo de los tubos de la pared trasera y hacia fuera por medio de un cabezal de salida posterior que sirve como cabezal de entrada del sobrecalentador primario, el vapor fluye a través de los tubos del sobrecalentador primario y sale a través del cabezal de salida por un solo extremo. Desde el cabezal de salida del sobrecalentador primario, el vapor pasa a través de un tubo de transferencia que va al sobrecalentador final. El atemperador (desobrecalentador) se usa para controlar la temperatura del vapor sobrecalentado que va a la turbina. Al atemperador de la caldera se le proporciona agua de alimentación desde el cabezal de descarga de las bombas de alimentación de agua de la caldera e inyecta una pequeña cantidad de agua de alimentación (como fino spray) al vapor de paso. El calor aportado por el vapor se usa para evaporar el agua, bajando, en consecuencia, la temperatura del vapor. Cuando la temperatura del vapor que entra al atemperador es superior al punto de ajuste, se inyecta más agua. A medida que la temperatura del vapor baja, el flujo de agua disminuye o cesa completamente. Desde el cabezal de entrada del sobrecalentador final, el vapor fluye a través de los tubos del sobrecalentador y sale por medio del cabezal de salida del sobrecalentador hacia al cabezal de vapor principal que alimenta al turbogenerador. 12 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 2.3.- Flujo de aire primario y secundario. El aire necesario para la combustión es suministrado a la caldera mediante los ventiladores de aire primario (PAF) y secundario (SAF) y complementado por el soplador de la válvula-J y los sopladores de transporte de caliza. El aire a temperatura ambiente es conducido hacia los ductos de entrada de aire primario y secundario por los ventiladores respectivos. El aire primario y secundario es precalentado en calentadores tubulares de aire, separados entre si. El aire primario pasa al hogar a través del calentador de aire primario. Desde el calentador de aire primario, el aire es dirigido hacia el plenum inferior de la cámara del hogar pasando a través de la grilla fluidizante de toberas hacia la cámara de combustión. El aire primario calentado fluidiza el lecho a través de las toberas que están en el suelo de la grilla y establece una circulación ascendente de sólidos a través del hogar. Durante la partida, se añade calor adicional al aire primario por medio de un quemador auxiliar ubicado más atrás del plenum. El quemador auxiliar precalienta al aire primario a aproximadamente +/- 800 °C, antes que los calentadores de aire estén lo suficientemente calientes como para suministrar el calor necesario para precalentar el aire. El aire precalentado producido por el quemador auxiliar ayuda a elevar la temperatura del material del lecho y a lograr la auto-combustión del coke cuando se inicia su alimentación. Una derivación une el ducto de aire primario antes que el aire pase a través del calentador de aire primario. La derivación proporciona aire primario frío a los stripper/coolers y aire de sello a los alimentadores de combustible. El aire primario no calentado del ventilador PAF, es usado para fluidizar el lecho de los dos (2) stripper/coolers, así como para separar las cenizas finas desde estos lechos y reinyectarlas de vuelta al hogar. La fluidización del lecho también ayuda en la extracción de partículas gruesas hacia el drenaje de ceniza de lecho en cada stripper/cooler. 13 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título El aire primario calentado es también suministrado al soplador booster y a su quemador auxiliar. El soplador booster descarga el aire primario hacia el ducto del quemador. El aire primario dirigido a la boquilla del quemador, es usado para la combustión del combustible diesel. El aire secundario pasa a través del calentador de aire secundario antes de entrar en el hogar sobre el lecho principal. Este aire secundario calentado es usado como aire caliente y entra al hogar en un punto sobre el lecho principal. Este aire secundario es usado para controlar la formación de NOx (Óxidos nitrosos) en el gas de salida mientras mantiene la temperatura de escape, de los gases del hogar a una temperatura similar a la del lecho circulatorio. El monóxido de nitrógeno (NOx) y dióxido de nitrógeno (NO2) son derivados del proceso de combustión en la caldera de lecho fluidizado circulante. Sobre el 50% de carga, se usa aire secundario para regular los niveles de exceso de aire, según sea el caso y carga de la caldera. (Control de O2) 14 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 2.4.- Flujo de salida de gases y extracción de cenizas. Este sistema está formado por los siguientes componentes principales: - Ciclón (lado de gas) - Area recuperadora de calor - Válvula-J y sopladores - Stripper/cooler - Baghouse - Ventilador ID - Chimenea 2.4.1.- Vía de flujo de salida de gas En al hogar, el aire primario y secundario se mezclan con el coke de petróleo y la caliza para facilitar la combustión y la captura de óxidos de azufre, los gases generados en este proceso arrastran consigo un porcentaje de combustible, caliza y finos de ceniza, dicha mezcla fluye hacia arriba, a través de la cámara de combustión hacia el ciclón, donde la mayoría de los sólidos en suspensión de mayor tamaño son separados de la corriente y devueltos a la cámara de combustión a través de la válvula J. El flujo de gases y los finos restantes, son impulsados a través del área de recuperación de calor (HRA), a los calentadores de aire y al filtro de mangas por el ventilador de tiro inducido (ID). Después de pasar a través de la unidad recuperadora de calor, el flujo de gases y la ceniza fina son llevados al sistema de baghouse. Éste es un filtro de mangas o bolsas de tela, en que las partículas de ceniza son extraídas de la corriente de gases para que no sean liberadas a la atmósfera. Las cenizas son depositadas en buzones individuales bajo de cada sección o cámara del baghouse y son retiradas del equipo mediante un sistema de manejo de cenizas. Desde el baghouse, los gases enfriados y libres de polvo son llevados hacia el ventilador ID y expulsados a la chimenea para su posterior liberación a la atmósfera. 15 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 2.4.2.- Ciclón y válvula-J El hogar, el ciclón y la válvula –J forman el lazo de circulación caliente. Los sólidos son barridos hacia la sección superior del hogar por el aire fluidizante y el aire de sobre fuego, saliendo a través de una abertura en la pared trasera superior del hogar hacia el ciclón. Los sólidos más gruesos son separados en el ciclón y caen en la válvula –J para ser reenviados al hogar. La mitad superior del ciclón es cilíndrica y la mitad inferior es de forma cónica. Todo el ciclón es enfriado por vapor y se encuentra sobre una construcción de tubos MONO-WALL que consisten en fijar una pieza de metal de relleno o membrana entre los tubos del ciclón a ambos lados de los tubos adyacentes. Esto forma una cubierta hermética para el gas que favorece la transferencia de calor. 2.4.3.- Stripper / Coolers Los stripper / coolers (dos), remueven el material agotado del lecho del fondo del hogar a través de dos conexiones de drenaje para sólidos y líneas de transporte asociadas. Las conexiones de drenaje se encuentran una a cada extremo del hogar (izquierdo y derecho), estos equipos se dividen en tres celdas con paredes parciales que permiten que el material agotado del lecho de cenizas fluya libremente alrededor de la pared, ingresando a la siguiente celda. Para fluidizar las partículas finas de ceniza es suministrado aire frío primario al plenum doble de aire del stripper/cooler. El aire entra a la celda separadora (Stripper 1) para apartar las partículas finas de ceniza del material más pesado del lecho. Estas partículas son devueltas al hogar a través de aberturas en las paredes laterales del hogar ubicadas en la parte superior del Stripper/cooler. 16 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 2.5.- Visión general de la alimentación de combustible. El petcoke es inyectado al hogar a través de la pared frontal del hogar por medio de tres alimentadores idénticos. Cada conducto de alimentación de combustible está formado por los siguientes componentes: - Silo de coke (común para los tres alimentadores de combustible) - Válvula manual de cierre, tipo compuerta - Alimentador gravimétrico de combustible - Compuerta de cierre del alimentador, neumático - Boca para descarga de combustible (montada a aproximadamente 1.8m sobre el suelo de la grilla). El combustible es almacenado en el silo para su uso diario, de las siguientes medidas: 11.5 m de largo x 10.2 m de ancho x 25.5 m de alto. El coke llega al alimentador gravimétrico mediante gravedad a través de una válvula manual de corredera que normalmente está abierta. El alimentador gravimétrico funciona por medio de corriente eléctrica y controla la razón de alimentación al hogar en respuesta a la demanda de combustible de la caldera que está determinada por el master de la caldera. Desde el alimentador gravimétrico, el petcoke es alimentado en la boquilla de combustible por acción de la gravedad y el sistema de aire primario proporciona aire de transporte. La razón de flujo de aire de transporte para los alimentadores de combustible individuales es controlada por sus respectivas válvulas de flujo. Cada boca de combustible distribuye el coke de petróleo en el lecho fluidizado de manera uniforme. Las válvulas de compuertas deslizantes de cierre del silo de coke son operadas en forma manual y las compuertas deslizantes o de caída al alimentador de combustible son operadas de manera neumática. Ambos set de válvulas son usadas principalmente para propósitos de mantención. Es decir, permanecen abiertas durante operación normal. 17 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 2.6.- Visión general de la alimentación de caliza. Este sistema está formado por los siguientes componentes principales: - Silo de caliza - Válvula de compuerta deslizante de cierre del silo de caliza - Ducto de llegada de la caliza. - Válvula rotatoria (305 mm) con motor 1 ½ HP y un variador de velocidad (RV201 A/B) - Líneas de inyección (4) con Válvulas de control al hogar. - Sopladores de caliza de 100 HP (2) El sistema de inyección de caliza está diseñado para transportar caliza desde el silo e inyectar el material neumáticamente en la caldera. La línea de transporte se divide en cuatro ramales entre el silo y la caldera. El flujo que pasa a través de cada ramal es balanceado mediante dispositivos reguladores de flujo, e inyectados en la caldera por medio de cuatro lanzas de inyección. La razón de alimentación de flujo en la caldera está controlada por un alimentador o válvula rotatoria de sello de aire ubicada debajo del silo de caliza. Ésta cuenta con un accionamiento de velocidad variable para ajustar la cantidad de caliza que está siendo alimentada en el sistema. La cantidad de caliza inyectada a la caldera está determinada por el sistema de control de SO2 en la caldera, mediante un set-point dado por el operador de sala de control (set-point actual: 210 ppm o < a 4 ton / dia). El silo de caliza tiene las siguientes dimensiones: 11.5 m de largo x 4.6 m de ancho x 19.87 m de alto. La caliza que proviene del silo es alimentada por acción de gravedad en la válvula de compuerta deslizante de cierre y luego a un ducto de llegada a una de las válvulas rotatorias, encargadas de regular el flujo de caliza para controlar las emisiones de dióxido de azufre (SO2). 18 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título La caliza es alimentada en la cámara de combustión a través de cuatro líneas ramales de transporte y a las aberturas del hogar, mediante aire de transporte, suministrado por uno de los dos sopladores de caliza. Se proporcionan lanzas de inyección así como los conductos y las válvulas asociadas para cada una de las cuatro líneas de ramales de transporte. Cada lanza cuenta con una válvula de control de flujo operada por aire, una válvula de aislamiento manual y una válvula solenoide para el aire de purga. Éste es proporcionado por el sistema de aire comprimido. Cuando no fluye aire desde el soplador de caliza a través de las lanzas de inyección, el aire de purga es automáticamente activado para destapar las lanzas. Este proporciona aire frío y mantiene a los gases de la caldera lejos de los asientos de las válvulas de las líneas de transporte. 19 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 2.7.- Principios de operación de la caldera. En términos muy simples, la caldera produce vapor sobrecalentado al recuperar el calor generado por la quema de petcoke en un lecho fluidizado circulante. La energía térmica del vapor sobrecalentado es utilizada para accionar un turbogenerador y producir energía eléctrica. 2.7.1.- Combustión del hogar El calor para generar vapor proviene de un lecho fluidizado de sólidos calientes que circulan en forma continua en un lazo cerrado desde el hogar a través del ciclón y retornando al hogar vía Válvula-J. El material del lecho en una caldera de lecho fluidizado está formado por petcoke, caliza y ceniza. El material del lecho debe ser fluidizado por aire precalentado para garantizar una combustión adecuada del material combustible. En una caldera CFB las velocidades de gas son tales que una parte del combustible, caliza y ceniza del lecho son transportadas a través del hogar. Esta velocidad de arrastre mínima es producida principalmente por los ventiladores de aire primario y secundario para levantar el material y producir el flujo adecuado de los sólidos en suspensión dentro del lecho en el hogar, logrando una buena trasferencia de calor. Los sólidos (combustible, caliza, cenizas) se mueven a través del hogar a una velocidad menor que la mezcla de aire y flujo de gases. Este proceso, junto con el hecho de que el hogar es alargado, permite un tiempo de combustión suficiente, es decir, que el tiempo de estadía de las partículas en el hogar es el suficiente para garantizar la mayor tasa de transferencia de calor. Además a medida que el combustible sube por la corriente de gases, su tamaño se reduce gracias al proceso de combustión y se mezcla con la caliza generando un lecho de mezcla balanceada. Esta acción produce partículas pequeñas de material del lecho que circulan en un lazo. Este lazo involucra al hogar, el ciclón y la válvula J. El ciclón, como anteriormente se mencionó, separa los materiales finos de las partículas más gruesas permitiendo que estas últimas caigan en la válvula J para ser reinyectadas en el hogar. 20 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Un largo tiempo de residencia en el hogar junto con el pequeño tamaño de las partículas y la acción altamente fluidizante de la caliza y el aire primario, produce una mejor razón de extracción de azufre y un menor consumo de caliza. No existe una profundidad o altura fija definida para el lecho de una caldera de lecho fluidizado. Existen distintas densidades de materiales circulantes de lecho dependiendo del tamaño y el peso de las partículas de combustible y caliza. Las partículas más pesadas permanecen en la región mas baja del hogar mientras que las partículas más pequeñas y menos densas se elevan. Cuando el tamaño de las partículas es lo suficientemente pequeño, son extraídas del lazo circulante con el flujo de gases, como ceniza muy fina. La extracción del azufre en una caldera de lecho fluidizado circulante se produce cuando éste, que está presente en el petcoke, se combina químicamente con oxígeno durante el proceso de combustión para formar dióxido de azufre (SO2) o trióxido de azufre (SO3). El dióxido de azufre formado durante el proceso de combustión debe ser extraído para cumplir con los límites adecuados de emisiones al medio ambiente. El agente que ayuda a extraer los compuestos de azufre es la caliza. Ésta reacciona de la siguiente manera dentro del hogar y en presencia de compuestos de azufre: La caliza (CaCO3) más el calor producido por el proceso de combustión genera óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono (CO2) que reacciona con el dióxido de azufre (SO2). Esta reacción es conocida como Sulfatación y genera un compuesto llamado Sulfato de calcio (CaSO4). Se requiere un exceso de caliza en la mezcla del lecho para que se produzca la reacción de sulfatación. La cantidad de exceso de caliza requerida dependerá de varios factores, como la cantidad de azufre en el combustible, la temperatura del material del lecho y las propiedades físicas y químicas de la caliza. Caliza (CaCO3) + calor Î CaO + CO2 CaO + SO2 Î CaSO4 21 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título El rango ideal de temperaturas de reacción para generar el proceso de sulfatación es de 843 – 954 °C. Cuando la temperatura del lecho es mayor que 954 °C el proceso de sulfatación no se produce. Si el hogar presenta condiciones óptimas, más del 90 % del dióxido de azufre puede ser removido. Cuando la temperatura del hogar está fuera del rango ideal de temperatura de reacción, se debe mantener un aumento significativo en la razón de alimentación de caliza para obtener niveles de emisión aceptables. Un lecho típico de CFB está formado por aproximadamente un noventa por ciento de caliza reaccionada, dos o tres por ciento de combustible, dos o tres por ciento de caliza no reaccionada y dos o tres por ciento de ceniza e impurezas. Cuando caliza fresca entra a la cámara de combustión, ésta es fluidizada con el otro material del lecho y calentada a la temperatura normal del hogar (entre 843 y 899 °C), cuando alcanza dicha temperatura libera dióxido de carbono y calcinatos. Durante esta reacción, (estado de calcinación) la caliza es físicamente débil y fácilmente se vuelve polvo cuando es sacada del lecho por el tiro del hogar. Cuando el contenido de azufre en el combustible es de un 2.5% o más, se produce suficiente SO2 durante el proceso de combustión para que la caliza pueda combinarse con él, esto fortalece la caliza y reduce su desgaste. Este desgaste debe ser compensado aumentando la alimentación de caliza para mantener el inventario del lecho y la captura de SO2. Tanto la caliza reaccionada como algún exceso, que ha sido reducido de tamaño lo suficiente como para pasar a través del ciclón, son extraídos de la cámara de combustión y removidos por el baghouse. 22 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Capítulo 3: Antecedentes teóricos. 3.1.-Lechos fluidizados atmosféricos 3.1.1 Descripción. La combustión en lechos fluidizados (FBC) incluye la combustión de un combustible formado por partículas sólidas, en un lecho fluidizado (en suspensión), mediante la inyección de aire en el fondo del lecho. Cuando se quema carbón de esta manera, el lecho puede consistir en sólidos inertes, cenizas de carbón, o un material absorbente como piedra caliza o dolomita. La piedra caliza o la dolomita en el lecho reaccionan con el bióxido de azufre formado durante la combustión del carbón y forma un sulfato sólido que puede ser desechado en forma de sólido seco. A principios de la década de 1960, la Great Britain's National Coal Board, la British Coal Utilization Research Association y la Central Electricity Generating Board iniciaron las investigaciones sobre el FBC. Después de la crisis energética de 1973 se desarrollaron muy rápidamente los procesos FBC de carbón, principalmente en Estados Unidos, Gran Bretaña y la República Federal Alemana, donde se destinaron a empresas de servicio, industrias de proceso y dentro de los Sectores institucionales. El FBC tiene gran potencial para quemar eficiente y limpiamente una gran variedad de combustibles, desde los que tienen un alto contenido de azufre, carbones con alto contenido de cenizas en todas sus categorías y grados, hasta los desechos de las industrias de proceso y sedimentos municipales. 23 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Algunas de las ventajas potenciales del FBC, comparadas con la quema de carbón pulverizado son las siguientes: 1. Menor emisión de dióxido de azufre, ya que la mayor parte del azufre es capturado por los aditivos del lecho de combustible, como la piedra caliza y la dolomita. 2. Bajas temperaturas en el lecho de combustible, hasta casi 954°C (1750 "F),lo que significa que: • Se tiene menor emisión térmica de óxido de nitrógeno • Existen menos problemas por la emisión de cenizas • Hay una cantidad más reducida de sodio y potasio en el carbón y, a consecuencia de esto, la acumulación de partículas y la corrosión son menores en componentes como las calderas sobrecalentadoras y recalentadores y en las aspas de las turbinas en los ciclos gas-turbina PFBC. 3. Hay velocidades mayores de transferencia de calor a las superficies de absorción del mismo, con valores hasta de 3.154 kW/m2, y los coeficientes de transferencia de calor entre el lecho y los tubos inmersos en él son altos, con valores hasta de 398 W/ (m2 *°C). 4. Las velocidades de liberación de energía por volumen son altas. 5.2 MW/m3 comparadas con las que se tienen en una caldera convencional que quema carbón pulverizado, 0.2 MW / m3 En este sistema, el aire entra a través de una placa distribuidora y el carbón triturado, de 0.6 a 1.2 cm (1/4 a 1/2 in) Y el absorbente de S02, ya sea piedra caliza o dolomita, se inyectan directamente al lecho o por medio de a1imentadores especiales. En cualquier instante, el lecho contiene cenizas de carbón, una pequeña cantidad de carbón (0.5 a 2% del material alimentado), más partículas del absorbente calcinado y sulfatado en varios grados. El material alimentado se agita y pone en movimiento debido al aire que circula de abajo hacia arriba a través del distribuidor con una velocidad superficial de 0.6 a 4.6 m/s. los movimientos de turbulencia y recirculación del lecho proporcionan un buen mezclado de los componentes. 24 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título El calor liberado en el lecho se absorbe por medio de unos tubos de enfriamiento colocados en las paredes y en el lecho, y el calor generado por los productos de combustión se absorbe mediante tubos de convección, colocados en un espacio libre encima del lecho. La magnitud de la superficie de transferencia de calor depende del poder calorífico del combustible; cuando el poder calorífico del combustible es bajo, no hay superficie de transferencia en el lecho y es factible utilizar agua, vapor o aire como medio de enfriamiento, dependiendo de la aplicación, pero las mayores aplicaciones las constituyen el calentamiento del agua y la generación o sobrecalentamiento del vapor. Una planta AFBC consiste en varios subsistemas, que incluyen; 1) recepción, almacenamiento y preparación de combustibles y absorbente; 2) alimentación de sólidos; 3) combustor, que incluye eliminación del lecho gastado y 4) e1iminación de partículas de los gases de combustión. Hay dos consideraciones importantes en un sistema AFBC: la utilización de carbón y el comportamiento del absorbente (eliminación de S02), que dependen de muchas variables interrelacionadas y hacen que el entendimiento del funcionamiento del sistema AFBC sea más complicado, por el hecho de que tanto el carbón como los absorbentes son materiales heterogéneos. Es de esperarse que el funcionamiento del combustor varíe al cambiar las condiciones de operación y al tener diferentes combinaciones de carbón y absorbente, y debido también a las características específicas del mismo combustor (p. Ej. su distribuidor, configuración del intercambiador de calor y altura del espacio libre arriba del lecho). A pesar de esto, el diseño de un combustor para FBC debe cumplir con varias condiciones para alcanzar el funcionamiento deseado. Estas consideraciones de diseño determinan la extensión hasta la cual el combustor cumplirá con sus requisitos de control de generación y emisión de calor. Entre las características adicionales del combustor, se pueden contar la liberación de calor, velocidades de transferencia de calor y emisiones del NOx, .Aunque las propiedades del combustible y el absorbente tienen efectos directos en el comportamiento del sistema, un quemador AFBC acepta gran variedad de combustibles. 25 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.1.2 Eficiencia de la combustión del carbono. Alcanzar una alta eficiencia en la combustión del carbono es un factor importante para la eficiencia global de la planta y, por consecuencia, para la economía de la planta misma. Las pérdidas de carbono ocurren por el traslado de partículas de carbón no quemadas y en menor escala de la combustión incompleta de carbono a monóxido de carbono y carbomo no quemado que se retira con el material del lecho gastado. Las variables de operación que pueden afectar la eficiencia de la combustión incluyen la temperatura del lecho, el aire en exceso y la velocidad de fluidificación. En la figura (3.1) se muestran los datos comunes para las temperaturas del lecho y el incremento del aire en exceso. El incremento en la eficiencia de la combustión del carbón se logra gracias al incremento de la temperatura del lecho y del aire en exceso. A pesar de esto, los límites para estas variables se establecen por consideraciones de la captura de SO2, formación de NOx y características de fusión de las cenizas. Figura 3.1: Eficiencia de la combustión del Carbono como una función de la temperatura del lecho. 26 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título El efecto de la velocidad de fluidización en la eficiencia de la combustión del carbón se muestra en la figura (3.2). El incremento en la velocidad aumenta el traslado de partículas finas de carbón no quemadas, lo que disminuye la eficiencia de la combustión, que puede aumentarse con un diseño adecuado para operar a velocidades más bajas, pero esta disminución en la velocidad requiere un lecho muy grande. En la figura (3.3) se muestra la relación que existe entre la velocidad y el área del lecho. Al disminuir la velocidad rápidamente, se incrementa el área requerida (en ft cuadrados) de la malla o del área del lecho necesaria por unidad de salida. Figura 3.2: Eficiencia de la combustión del carbono como una función de la velocidad del gas. Figura 3.3: Dependencia del área de la malla del lecho sobre la velocidad del gas. 27 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.1.3 Eliminación de SO2 La eliminación de S02 o la retención de S in situ, es una característica única del proceso AFBC. El azufre contenido en el combustible se oxida a SO2 durante el proceso de combustión. Este S02 reacciona químicamente en presencia del oxígeno con el absorbente, y forma un sulfato sólido estable, en el lecho. De esta manera se controlan las emisiones de SO2 en e1 mismo recipiente de combustión, eliminando la necesidad de limpiar de SO2 las corrientes de los gases de combustión. La captura del azufre depende de cierto número de variables de operación y diseño, además del absorbente empleado. Una variable primaria que puede ser controlada fácilmente es la razón molar calcio-azufre. También es importante la temperatura del lecho, ya que la reacción SO2-absorbente depende de la temperatura. Estos dos efectos se muestran en la figura (3.4), donde se aprecia la tendencia experimental típica para la captura de S02, graficado contra la razón Ca/S para varias temperaturas del lecho. Es común una temperatura óptima de captura alrededor de 843°C (1550 °F) para muchos absorbentes. Al aumentar la razón Ca/S se incrementa la captura de azufre, pero es deseable minimizar la adición de calcio, ya que esto representa un costo mayor del absorbente, calor perdido a través de la calcinación y problemas con el aumento de los desechos. Figura 3.4: Efecto de la relación calcio-azufre sobre la captura del SO2. 28 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Otras variables que pueden afectar la captura de azufre incluyen la profundidad del lecho y la velocidad del gas. Un lecho más profundo permite mayor tiempo de residencia del gas, lo que proporciona mayor tiempo de contacto con el absorbente y ayuda al incremento en la captura de azufre. Estas variables, además de la razón Ca/S, pueden ser equilibradas para alcanzar la eficiencia en la captura del azufre. En la figura (3.5) se presentan curvas calculadas que ilustran esta eficiencia. En esa figura se muestran dos curvas que resultan de la graficación de la eficiencia de eliminación de azufre contra la razón Ca/S. En la curva A, el comportamiento de una baja velocidad a través del lecho (4 ft/s), muestra la alta captura de azufre a una velocidad relativamente baja. La curva B indica que son necesarias altas razones Ca/S para capturar cantidades importantes de azufre con velocidades grandes en el lecho. Figura 3.5: Eficiencia en la captura de azufre versus relación Ca/S. 29 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.1.4 Transferencia de calor. Las velocidades de transferencia de calor hacia tubos inmersos en los sistemas AFBC son mayores que los correspondientes a los quemadores de carbón pulverizado convencionales. Esta característica de los AFBC permite una liberación de calor volumétrica relativamente alta, al igual que las velocidades de absorción, lo que da como resultado quemadores pequeños. La velocidad de transferencia de calor depende del tamaño de partícula del lecho como se muestra en la figura (3.6). Sin embargo, el tamaño de partícula es una variable dependiente en un diseño dado y no se cambia o se controla con prontitud. La distribución del tamaño de partículas en el lecho depende del tamaño del absorbente, del combustible alimentado, la velocidad de roce del absorbente, las velocidades de traslado de partículas y las propiedades de las cenizas del combustible. La velocidad de transferencia de calor es casi independiente de la velocidad del gas en los sistemas AFBC cuando la velocidad se encuentra por encima del punto de fluidificación mínima. Figura 3.6: Efecto del tamaño de la partícula en la transferencia de calor del lecho al tubo. 30 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.1.5 Emisiones de óxido de nitrógeno. En el lecho de las calderas de lecho fluidizado circulante (FBC), la combustión ocurre a temperaturas relativamente bajas [760 a 930 °c (1400 a 1700 °1')], comparadas con las temperaturas más altas requeridas para las calderas que queman carbón pulverizado. Estas temperaturas bajas no permiten una oxidación significativa del nitrógeno atmosférico, de manera que el proceso AFBC se caracteriza por su baja emisión de NOx. La formación de óxidos de nitrógeno en las AFBC se debe primariamente a la oxidación del nitrógeno ligado al combustible. La reacción del monóxido de carbono y NOx en la zona donde aparentemente no hay combustión reduce la emisión de NOx. El contenido de nitrógeno en el combustible y el porcentaje de oxígeno en exceso son las dos variables principales que afectan la emisión de NOx. En la figura (3.7) se muestra que, cuando los sistemas AFBC se hacen mayores, el intervalo de emisiones de NOx decrece. Cuando las capacidades se aproximan a las esperadas para su uso comercial (p. ej., mayor de 5 a 10 MW) el intervalo de emisiones de NOx cae por abajo, incluso, de los niveles más estrictos establecidos para posibles emisiones estándar, al respecto, es importante indicar que la norma ambiental para el NO2 impone un límite de 100 ug/m3, como promedio anual Figura 3.7: Emisiones de NOx, en instalaciones FBC. 31 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.- Combustión 3.2.1.- Introducción Se entiende por combustión a toda reacción química que va acompañada de gran desprendimiento de calor; puede ser sumamente lenta, de tal manera que el fenómeno no vaya acompañado de una elevación de temperatura sensible a nuestros sentidos, como sucede en la oxidación del hierro en el aire húmedo, fenómeno conocido como combustión lenta o eremacausia, o con desprendimiento de calor muy rápido, como la oxidación de combustibles fósiles. En toda combustión, el elemento que arde se denomina combustible y el que produce la combustión, comburente. Una combustión es la reacción del oxígeno con diversas sustancias, en general el carbono y el hidrógeno. En la mayoría de los casos el portador del oxígeno es el aire; el nitrógeno (salvo en la generación de los NOx) y los demás componentes del aire no reaccionan con el combustible, por lo que en muchos cálculos no se tienen en cuenta. Los productos reaccionantes son, el combustible, el aire, los productos de la combustión gaseosos denominados humos o gases de escape y las cenizas que pueden originarse formadas por componentes no combustibles o no quemados del combustible La combustión se denomina completa o perfecta, cuando toda la parte combustible se ha oxidado al máximo. Si la combustión es incompleta o imperfecta, los productos de la combustión poseen sustancias todavía capaces de ser oxidadas, por ejemplo el CO que puede pasar a CO2. La combustión incompleta aparece cuando el aire es insuficiente, o en aquellas zonas de las cámaras de combustión en las que el aire no llega en cantidad suficiente. En general se tiende a evitar las combustiones incompletas, ya que no sólo van ligadas a pérdidas de energía, sino también a procesos altamente contaminantes; el combustible que no ha reaccionado y los componentes combustibles de los humos, contienen una energía química que no se aprovecha, al tiempo que se generan elementos inquemados CH, y elementos contaminantes tales como: CO, NOx, etc. 32 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.-Aspectos básicos 3.2.2.1.-Balances de materia en combustión completa Los balances de materia a considerar en una combustión tienen como misión determinar la cantidad de oxígeno o aire necesario para efectuar dicha combustión. También tiene interés conocer la cantidad y composición de los productos de la combustión, ya que de la composición de los humos se puede deducir la marcha de la combustión y, con su análisis, se puede controlar la combustión, y si es perfecta o no. Como es el aire que provee de oxígeno para la mayoría de las reacciones de combustión, y para calcular los balances de masas del proceso debemos conocer la composición química del aire. Así, en términos prácticos la composición volumétrica del aire seco es la siguiente: 79% de N2 y 21% de O2 Lo que es equivalente a decir: Moles de N2 = 3.76 moles de O2 3.2.2.1.1.- Aire estequiométrico El aire estequiométrico corresponde al aire mínimo o teórico necesario para la combustión, es decir, el aire teóricamente indispensable para que todo el carbono, todo el hidrógeno y todo el azufre de un combustible se combinen con el oxígeno del aire. 3.2.2.1.2.-Exceso de aire En todo proceso de combustión se debe proveer una cierta cantidad de aire adicional al necesario (estequiométrico) para la combustión completa. Lo anterior es en razón a que la reacción de todos los elementos combustibles es demasiado lenta o está atenuada por la presencia de una gran cantidad de gases inertes en el ambiente. 33 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título La cantidad de aire de exceso a suministrar dependerá del tipo de combustible, su forma de combustión, tipo de hogar, tipo de quemador, turbulencia y temperatura del hogar. Para el caso de la caldera de lecho fluidizado circulante, los valores de exceso de aire utilizados son del orden de 15%, el cual se encuentra dentro de lo recomendado. Un elevado exceso de aire es desfavorable porque disminuye la temperatura de combustión, arrastrando, además, un elevado número de calorías que se pierden por los humos, al tiempo que se provoca la aparición de los NOx. Tabla 3.1: Recomendaciones de exceso de aire para diferentes tipos de combustibles Recomendaciones Exceso de Sistema de Combustión Aire (%) Carbon, Parrilla fija, 45 - 50 manual Carbón, Parrilla movil, esparcimiento 30 - 45 Carbon Pulverizado 15 - 20 Madera en Pila c/40% humedad 35 - 40 Petróleo 15 - 18 Gas 10 - 12% 34 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.2.-Reacciones químicas de combustión Los elementos combustibles de la mayoría de las sustancias combustibles son, el carbono, el hidrógeno y una pequeña cantidad de azufre. Los cálculos se realizan mediante algunas reacciones químicas de estas sustancias con el oxígeno, teniendo en cuenta que, a) El combustible es un único compuesto químico, (sustancia pura), o bien una mezcla de sustancias puras, (mezcla de gases combustibles). b) El combustible, si es un líquido o un sólido, (fuel, carbón, etc), es una mezcla de diversos compuestos cuya composición química se puede determinar. En cualquier caso, los elementos combustibles son sólo el C, H y S y las reacciones de combustión se pueden reducir, cuando se trata de combustibles sólidos o líquidos, a las tres siguientes: C + O2 | = CO2 (12 kg C + 32 kg O2 = 44 kg CO2) 2 H2 + O2 = 2 H2O (2 kg H2 + 16 kg O2 = 36 kg H2O) S + O2 = SO2 (32 kg S + 32 kg O2 = 64 kg SO2) Los gases que se desprenden del combustible sólido son hidrocarburos ligeros CH4, pesados C2H4, C2H2, C6H6 y en algunos casos el CO y el SO2, de forma que: 2 CO + O2 → 2 CO2 CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O 2 C2H2 + 5 O2 → 4 CO2 + 2 H2O 2 C6H6 + 15 O2 → 12 CO2 + 6 H2O Si la combustión es incompleta algunos gases combustibles escapan sin arder, encontrándose en los humos gases como el CO y algunos hidrocarburos. En general, el oxígeno debe ser abundante para que la combustión sea lo más completa posible, por lo que es necesario exista aire en exceso. 35 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.3.-Características de los combustibles Las principales características o propiedades de los combustibles son: • La humedad: Que es la cantidad de agua contenida en el combustible, expresada en % en peso; tiene especial importancia en los combustibles sólidos, ya que a mayor humedad menor Poder calorífico, y puede ser de dos tipos: o Humedad libre: Representa el agua unida mecánicamente al combustible durante el proceso de lavado. o Humedad intrínseca; Representa el agua contenida en el combustible, en equilibrio con la humedad ambiente. • Las cenizas: Materias inertes, son el residuo sólido resultante de la combustión completa de un combustible. Conviene que su % sea bajo. • Las materias volátiles: Propias de un combustible sólido, está constituida por gases combustibles e incombustibles, a mayor contenido, mayor es el volumen de hogar requerido. En este porcentaje no se incluye la humedad del combustible. • El carbono fijo: Representa la materia combustible realmente contenida en el combustible, o porcentaje de residuo sólido una vez descontadas las cenizas. • Temperatura de inflamación: La combustión es la reacción exotérmica de un combustible con el oxígeno del aire; para que tenga lugar no es suficiente que exista contacto entre el combustible y el comburente, sino que además se requiere una cierta temperatura mínima, que depende del tipo de combustible, y que recibe el nombre de temperatura de inflamación. • Temperatura de ignición: La temperatura de ignición se distingue de la anterior en que la llama originada por la combustión de los vapores es duradera y persistente, mientras quede combustible. 36 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.4.- Análisis de combustibles Existen dos formas de efectuar un análisis, principalmente para combustibles sólidos 3.2.2.4.1.- Análisis Inmediato: La función primordial de este análisis es entregar en forma precisa la composición porcentual de ciertas propiedades características del combustible; para efectuar este análisis se toma una muestra de 1 gramo de combustible previamente tamizado y se somete a la siguiente secuencia de ensayo: • % de Humedad: Se determina mediante el secado de la muestra en un horno a una temperatura de 105 °C por un periodo de una hora. A través de la pérdida de peso se determina el contenido de humedad. • % de Materia Volátil: Se introduce el combustible en un horno a una temperatura de 950 °C por un periodo de 7 minutos, sin presencia de oxígeno. La pérdida de peso permite evaluar el contenido de humedad. Algunos de los elementos que componen esta materia son: H2, CO, CH4, CO2, H2O estructural, Hidrocarburos livianos (aceites) y pesados (alquitranes), etc. El contenido de volátiles es un indicador de la categoría del combustible, es decir, a menor % de materia volátil mayor es la calidad del combustible, • % Carbón Fijo: Se quema el combustible restante y descontando el contenido de cenizas en los residuos, por diferencia se obtiene el % de carbono fijo. Esto se realiza a una temperatura de 750°C durante 2 horas. • % Ceniza: Corresponde a los residuos de la combustión. Materias inertes incombustibles. 37 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.4.2.- Análisis elemental Este análisis permite obtener en forma individual el contenido de cada elemento presente en el combustible. Entre estos elementos se tiene: • % Carbono :%C Aporta calor. • % Hidrógeno : % H2 Aporta calor. • % Azufre :%S Produce contaminación y corrosión. • % Oxígeno : % O2 Favorece la combustión. • % Nitrógeno : % N2 Inerte. • % Humedad : % H2O Reduce el poder calorífico. • % Cenizas :%- Reduce el poder calorífico. Para efectuar este análisis, el procedimiento es más complejo y se requiere un Cromatógrafo de gases. El resultado de estos análisis pueden ser presentados en tres formas distintas; esto es: • Base seca: b.s. • Base seca y sin ceniza: b.s.s.c. • Tal como viene o como se quema: c.s.q. Además pueden expresarse como análisis volumétrico (en volumen) o gravimétrico (en peso), este ultimo para los combustibles sólidos. 38 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.5.-Poder calorífico El poder calorífico se puede expresar como la cantidad de calor desprendida en la combustión completa de la unidad de combustible, 1 mol o 1 kg si es sólido o líquido, y 1 m3 a 0º y 760 mm de Hg si es un combustible gaseoso. Mide la energía química presente en un combustible a través de su transformación en energía cinética molecular la que se manifiesta como un aumento de temperatura de los gases de reacción. En la combustión completa se generan: • C + O2 → CO2 + 97.6 kcal/kmol • 2H2 + O2 → 2 H2O + 137.92 kcal/kmol • S + O2 → SO2 + 80 kcal/kmol La potencia calorífica de un combustible se determina en un calorímetro; durante el experimento se observa que en las paredes del calorímetro se deposita agua que proviene de la condensación del vapor de agua producido en la combustión, que al condensar cede aproximadamente 600 kcal/kg; éste calor sumado al generado en la combustión recibe el nombre de potencia calorífica superior, que es el resultado proporcionado por el calorímetro. Si ese mismo combustible se quema en un hogar industrial, el vapor de agua existente en los humos no condensa debido a que la temperatura de éstos es siempre superior a 100ºC; en estas circunstancias los combustibles no proporcionan las calorías que corresponden al valor obtenido en el calorímetro, sino un valor inferior que recibe el nombre de potencia calorífica inferior, que no se aprovecha íntegramente, por cuanto los humos calientes se llevan parte del calor generado. De lo anterior podemos distinguir dos poderes caloríficos: • Poder calorífico superior PCS: Es la energía que libera un combustible cuando se quema completamente y el vapor de agua presente en los gases de combustión alcanzan el punto de rocío o la condensación. 39 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título • Poder calorífico inferior PCI: Idem anterior, pero el vapor de agua presente en los gases sale en forma de vapor. PCI = PCS – 600(x + 9H) (kcal/kg comb humedo) Con: 600 : Calor latente de vaporización vapor de H2O kcal/kg x : Contenido de humedad base húmeda del combustible (kg H2O/kg comb. húmedo) 9H : kg de agua por kg de combustible húmedo que se forma de la combustión del hidrógeno del combustible. 40 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.6.-Balance de combustión de un combustible sólido El balance de la combustión busca determinar de forma teórica la cantidad de gases que se formaran al quemar 1 kg de combustible para un exceso de aire conocido, esta información es importante, ya que nos permite calcular la relación aire-combustible (Ra/c), la cual indica de forma directa la cantidad de aire necesario que se debe aportar para lograr una combustión completa dentro del hogar, y además nos permite controlar la temperatura que alcanzan los gases de combustión bajo condiciones reales de operación. Para lo anterior, se describe un procedimiento práctico, en base a tablas de cálculo, para determinar el balance de combustión de un combustible sólido a partir del análisis gravimétrico: Tabla 3.2: Balance de combustión para combustible sólido, a partir del análisis gravimétrico. Combustible Elemento % Volumen PM Carbono C 12 Hidrogeno H2 2 Azufre S 32 Oxigeno O2 32 Humedad H2O 18 Nitrógeno N2 28 100 Aire O2 N2 H2O Exceso (λ) % 15% Oxigeno kmol / O2 kmol / kg comb kg comb a1= C´/12*100 a1 a2 = H2/2*100 a2 / 2 a3 = S/32*100 a3 a4 = O2/32*100 -a4 a5=H2O/18*100 a6 = N2/28*100 ∑ = a7 a8=3.76a7 a9 a10 Productos de la Combustión CO2 SO2 H2O N2 Exceso Aire a1 a2 a3 a5 a6 a8 a9 a10 ∑=a11 ∑=a12 ∑=a13 ∑=a14 ∑=a15 Total de Aire 41 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título La nomenclatura para cada término será descrita a continuación: C´ : % de carbono efectivamente quemado. x ⎞ ⎛ C ´ = C ⎜1 − ⎟ ⎝ 100 ⎠ x : % de carbono no quemado. a7 : Cantidad de oxígeno necesaria para la combustión estequiométrica. (kmol/kg comb) a 7 = a1 + a8 : a2 + a3 − a 4 2 Cantidad de nitrógeno presente en el aire estequiométrico. (kmol/kg comb) a8 = 3.76 * a7 a9 : Vapor de agua presente en el aire para la combustión (kmol/kg comb.) a9 = φPs Patm − φPs (a7 + a8 )⎛⎜1 + λ ⎝ ⎞ ⎟ 100 ⎠ Ф = Humedad relativa del aire. Ps = Presión de saturación del vapor de agua a la temperatura del aire de combustión. λ a10 : = Porcentaje de exceso de aire. Cantidad de exceso de aire. a10 = (a7 + a8 )λ 100 Productos de la combustión Húmedos: a11 + a12 +a13 + a14 + a15 (kmoles/kg comb) Productos de la combustión secos: a11 + a12 + a14 + a15 (kmoles/kg comb) 42 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.7.-Energía disponible en los gases de combustión La energía disponible de los gases de la combustión, depende directamente de la composición elemental del combustible a utilizar, de la temperatura de combustión, de las características propias del proceso de combustión y de las condiciones atmosféricas reinantes en la zona. Para calcular dicha energía primero se debe conocer la temperatura adiabática de combustión y la real; lo anterior será descrito a continuación. 3.2.2.7.1.-Temperatura adiabática de la llama Temperatura adiabática de llama es la máxima temperatura que alcanzarían los productos de la combustión cuando un determinado combustible se quema completamente, en forma estequiométrica, en el interior de un sistema aislado térmicamente. ma ha mc hc mc E química ∑ mp hp q=0 Donde: ma ha = Energía total del aire a la entrada (kJ/s) mc hc = Energía sensible total del combustible a la entrada (kJ/s). mc E química = Energía química del combustible (kJ/s). ∑ mp hp = Energía total de los productos de la combustión (kJ/s). El balance de energía resultante será: ma hs tz + mc hc tc + mc E q = ∑ m p h p 1 4 4 4 4 2 4 4 4 43 1 4 2 4 3tp Re activos Pr oductos Donde los productos de la combustión son: ∑m p hp tp = mCO2 hCO2 + m H 2O hH 2O + m N 2 hN 2 + m SO2 hSO2 43 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.7.2.-Temperatura real de los productos de la combustión Representa la temperatura que alcanzan los productos de la combustión cuando un determinado combustible se quema bajo condiciones reales. Las condiciones reales de combustión se explican a continuación: • Exceso de aire. • Posible formación de CO, combustión incompleta. • % de combustible efectivamente quemado. • Flujo de calor que pasa a o a través de las paredes de la cámara de combustión. ma ha mc hc mc E química ∑ mp hp mCO PCCO QPared El balance de energía resultante será: ma ha ta + mc hc tc + mc PCI * µ c = ∑ m p h p tp + mCO PC CO + QPared Ahora se procede a dividir la ecuación de balance por la masa del combustible (mc): R a / c ha ta + hc tc + µ c PCI = Q Pared + a CO PC CO + a CO hCO tp + a O 2 hO 2 tp + a aire haire tp + ∑ a p hp tp Con: µ C PCI = ( PCI − xPCC ) 44 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título La nomenclatura de la ecuación se presenta a continuación. PCC = Poder calorífico del elemento carbono cuando pasa a CO2 PCC = 34,053 kJ/kg u 8,135 kcal/kg. X = Porcentaje de carbón no quemado. aCO PCCO = Energía química del CO presente en los gases de combustión. PCCO = Q Pared / mc = 10,640 (kJ/kg CO) o 2542 (kcal/kg CO) Calor que pasa a través de las paredes de la cámara de combustión. La temperatura “tp” se obtiene por iteración, ya que se conoce el primer miembro de la ecuación anterior, además de Q Pared / mc , a CO, a H2O, a CO2, a O2, a N2, a SO2, a aire, desde el balance de combustión. Para obtener la entalpía de los gases resultantes de la combustión se utiliza la siguiente ecuación: 2 3 4 ⎡ kcal ⎤ Entalpía = h(tp ) = a + b × t p + c × t p + d × t p + e × t p ⎢ ⎣ kmol ⎥⎦ Esta ecuación nos entrega una buena aproximación del valor real de entalpía para la temperatura de escape (tp) de los gases de combustión, donde: a, b, c, d y e son constantes para cada gas en particular, dichos valores serán entregados en la siguiente tabla: Tabla 3.3: Constantes para el polinomio de orden 4, representativo de la ecuación de entalpía. Componente co2 h2o n2 so2 aire Calculo de entalpías a partir de un polinomio de orden 4 a b c d e -46,016474 9,3585393 0,003540876 -0,00000113 1,39E-10 19,580818 7,6208326 0,001666182 -1,06E-07 -1,62E-11 32,086855 6,5082935 0,001280666 -3,55E-07 4,07E-11 -21,253077 9,7024904 0,003493797 -1,38E-06 1,99E-10 11,917802 6,691546 0,001105247 -2,79E-07 2,92E-11 45 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.8.-Función de Gibbs Las tablas de propiedades termodinámicas tales como las tablas de vapor entregan valores para la entalpía y entropía de algunos datos de estado arbitrario donde la entalpía (o alternativamente la energía interna) y entropía se fijan desde cero. Cuando ocurre una reacción química, sin embargo, desaparecen los reactantes y se forman productos, y generalmente ya no es posible evaluar ∆h ni ∆s con lo que estos datos arbitrarios se cancelan. 3.2.2.8.1.- ENTALPIA DE FORMACIÓN Un dato de entalpía para proceso de reactivos se puede establecer asignando arbitrariamente un valor de cero a la entalpía de los elementos estables como un estado de referencia estándar donde la temperatura será Tref = 298,15K (25°C) y la presión Pref, la cual podría ser 1 atm o 1 bar dependiendo de la fuente de datos. El término estable simplemente significa que el elemento particular es químicamente estable. Por ejemplo, en el estado estándar, las formas estables de Hidrógeno, oxígeno y nitrógeno son H2, O2 y N2, y no las formas monoatómicas H, O y N, respectivamente. La entalpía molar de un compuesto en el estado estándar equivale a su entalpía de formación, simbolizada aquí como h°f. La entalpía de formación es la energía liberada o absorbida cuando se forma el compuesto a partir de estos elementos, estando el compuesto y los elementos a Tref y Pref. La entalpía de formación se podría determinar por la aplicación de procedimientos de termodinámica estadística usando datos espectroscópicos, o también midiendo la transferencia de calor en una reacción en la cual el compuesto se forme desde los elementos estables a una temperatura y presión de referencia. El anexo D entrega los valores de entalpía de formación de varias sustancias a 298K y 1atm. La entalpía molar de una sustancia en un estado que no sea el estándar se logra agregando el cambio de entalpía molar ∆h entre el estado estándar y el estado de interés a la entalpía de formación: [ ] o h(T , P ) = h of + h(T .P ) − h(Tref , Pref ) = h f + ∆ h 46 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título La entalpía de una sustancia está compuesta por h°f, asociada con la formación de la sustancia desde los elementos estables, y ∆h, asociada con un cambio de estado a composición constante. Un dato escogido arbitrariamente puede usarse para determinar ∆h, dado que es una diferencia a composición constante. De acuerdo a esto, ∆h puede ser evaluada desde fuentes tales como las tablas de vapor o las tablas de gas ideal. La entalpía de la combustión, es la diferencia entre la entalpía de los productos y la entalpía de los reactantes, cuando ocurre la combustión completa y ambos compuestos y reactantes están a la misma presión y temperatura. Para los combustibles hidrocarburos la entalpía de la combustión es de un valor negativo dado que la energía química interna es liberada en la reacción. El poder calorífico más alto se obtiene cuando toda el agua formada por la combustión está como líquido: el valor más bajo se obtiene cuando la totalidad del agua formada por la combustión está como vapor. El valor calorífico más alto supera o excede al valor más bajo por la energía que se requeriría para vaporizar el agua líquida formada a una temperatura específica. En ausencia de trabajo W y efectos de energía potencial y cinética apreciables, la energía liberada de la combustión se transfiere en dos formas: la energía acompañando la salida de los productos de la combustión y la transferencia de calor. La temperatura que se lograría por los productos en el límite de la operación adiabática es la llama adiabática o temperatura de combustión adiabática. Para un combustible, temperatura y presión de los reactantes específica. La llama adiabática máxima es lograda por la combustión completa con la cantidad teórica de aire. El valor medido de la temperatura de los productos de la combustión podría ser varios cientos de grados por debajo de la temperatura máxima calculada para la llama adiabática, esto ocurre por varias razones, entre las cuales podemos destacar las siguientes: (1) la pérdida de calor se puede reducir pero no eliminar; (2) una vez que se ha entregado la cantidad adecuada de oxígeno para permitir la combustión completa, hacer entrar más aire diluye los productos de la combustión, bajando la temperatura; (3) la combustión incompleta tiende a reducir la temperatura de los productos; (4) como resultado de las altas temperaturas 47 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título alcanzadas, algunos de los productos de la combustión se podrían disociar. Las reacciones endotérmicas de disociación también bajan la temperatura de los productos. 3.2.2.8.2.- ENTROPÍA ABSOLUTA Un dato común para asignar valores de entropía a sustancias involucradas en reacciones químicas se logra a través de la tercera ley de la termodinámica, la cual se basa en observaciones experimentales obtenidas primariamente de estudios de reacciones químicas a bajas temperaturas y mediciones específicas de calor a temperaturas cercanas al cero absoluto. La tercera ley establece que la entropía de una sustancia pura cristalina es cero a la temperatura de cero absoluto, 0 K. Las sustancias que no tengan una estructura pura y cristalina tienen un valor de entropía distinto al cero a temperatura de cero absoluto. La tercera ley entrega datos relativos a los cuales la entropía de cada sustancia que participe de la reacción puede ser evaluada. La entropía relativa a este dato se llama la entropía absoluta. El cambio en la entropía de una sustancia entre el cero absoluto y cualquier otro estado dado se puede determinar de las mediciones de transferencia de energía y datos específicos de calor o de procedimientos basados en datos estadísticos termodinámicos y datos moleculares observados. Cuando la entropía absoluta es conocida a presión PREF y temperatura T, la entropía absoluta a la misma temperatura y a cualquier presión P se puede encontrar a partir de la siguiente expresión: [ s (T , P ) = s (T , Pref ) + s (T .P ) − s (T .Pref ) ] 48 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 3.2.2.8.3.- FUNCIÓN DE FORMACIÓN DE GIBBS. Paralelamente siguiendo el acercamiento usado para la entalpía, se asigna un valor cero a la función de Gibbs de cada elemento estable a su estado estándar. La función de formación de Gibbs de un compuesto equivale al cambio en la función de Gibbs para la reacción en la cual el compuesto se forma de sus elementos estables. El anexo D entrega los datos de la función de formación de Gibbs para varias sustancias a 298K y 1atm. La función de Gibbs en un estado distinto que el standard se encuentra agregando a la función de formación el cambio en la función de Gibbs específica ∆g entre el estado estándar y el estado de interés. o [ ] o g (T .P ) = g f + g (T .P ) − g (Tref , Pref ) = g f + ∆ g Donde [ ] [ ∆ g = h (T .P ) − h (Tref , Pref ) − T s (T .P ) − Tref s (Tref .Pref ) ] Mediante esta función es posible determinar las energías involucradas en el proceso de disociación que ocurre durante la combustión del carbón, la cual depende netamente de la temperatura y presión de la reacción química. 49 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Capítulo N° 4: Condiciones de diseño y balance nominal de combustión. 4.1.- Condiciones de diseño. La caldera en estudio posee la más moderna tecnología de lechos fluidizados circulantes, la cual permite quemar combustibles de diferentes tipos y niveles de azufre; para este caso, el combustible de diseño es el petcoke, cuyo análisis elemental e inmediato se muestra a continuación: Tabla 4.1: Análisis inmediato y elemental del combustible de diseño (petcoke). Análisis Elemental Elemento % Carbono 81,11 Hidrógeno 2,70 Azufre 3,41 Nitrogeno 1,43 Oxigeno 1,08 humedad 10,00 Ceniza 0,27 Total 100 Análisis Inmediato Elemento % Humedad 10 Materia Volatil 8,62 Carbono 81,11 Ceniza 0,27 Total 100 Fuente: Universidad de Concepción Los datos nominales de operación se representan en la tabla 5.2, en la cual se describen los distintos estados del ciclo y sus correspondientes propiedades termodinámicas. Para comprender las etapas del ciclo de vapor de la planta es necesario ver el diagrama de flujo de procesos, el cual se encuentra detallado en el anexo A. 50 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 4.2: Valores de diseño para el ciclo de vapor. Estado Etapas Vapor 1 Vapor 2 Vapor 3 Condensado 4 Liquido 5 Liquido 6 Liquido 7 Condensado 8 Vapor Humedo 9 Vapor 10 Vapor 11 Vapor 12 Condensado 13 Liquido 14 Liquido 15 Liquido 16 Liquido 17 Liquido 18 Condensado 19 Condensado 20 Condensado 21 Condensado 22 Vapor 23 Condensado 24 Liquido 25 Solido 26 Solido 27 Temperatura °C 540 400 177,7 102,8 15 15 15 44,7 37,1 177,7 107,1 84,1 37,1 15 15 140 142,3 142,3 37,2 39 80,1 102,8 37,1 100 Presión kg/cm2 106,5 49,03 4,785 3,7 3,7 8,4 8,4 0,541 0,0642 4,785 1,3246 0,5695 0,0642 3,2 xxx 16,5 142,5 142,5 8,79 xxx xxx xxx 0,0642 xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx Flujo kg/h 243099 26000 23556 194420 41176 105676 64500 22752 170371 23977 8300 13864 194420 384556 278880 12745 246408 878 194420 194420 194420 194420 1296 166 2310 5616 24768 Entalpía kcal/kg 830,2 765,9 671,8 103 15 15 15 44,7 536,9 671,8 622,7 596,3 37,1 15 15 140,4 142,7 142,7 37,2 39 79,9 102,9 822,7 100 xxx xxx xxx Fuente: Empresa en estudio Nota: Las etapas 26 y 27, representan el consumo nominal de caliza y combustible (petcoke) respectivamente, de la caldera de lecho fluidizado circulante. 51 Esquema del proceso de generación de vapor: PC 1 LC PC TC HP Steam To Petrox 2 PC Turbine Control System 25 9 TC FC 10 11 PC 12 CW To/From other Services Turbine Vacuum System 23 Cooling Tower Cooling Tower Treatment Package 26 Limestone LC BFW Treatment Package 3 27 Petcoke 8 4 18 22 21 20 19 PC 17 Auxiliary BFW Pump Deaerator LC Gland Condensate 5 7 BFW Pump PC 16 BFW To Coker/HDT Units Desmineralized Water Tank 14 Raw Water from Petrox Pretreatment Unit 15 Desmineralization Unit 24 13 6 Desmineralized To Petrox Water 4.2.- Balance nominal de combustión. Para evaluar el proceso de combustión de la caldera de lecho fluidizado circulante se debe realizar un balance teórico utilizando las condiciones de diseño del equipo, por lo que será necesario recurrir a la información definida en el capítulo 4, (tabla 4.1: Análisis inmediato y elemental del combustible de diseño). Se debe considerar que dicha tabla se encuentra representada tal como se quema (c.s.q.), por lo cual es necesario efectuar una mínima modificación para que esta quede representada en (c.s.q.) sin cenizas. Tabla 4.3: Análisis elemental del combustible sin cenizas. Análisis Elemental Elemento % Carbón 81,33 Hidrógeno 2,71 Azufre 3,42 Nitrógeno 1,43 Oxígeno 1,08 humedad 10,03 Ceniza 0,00 Total 100 Fuente: Elaboración propia Además se debe señalar que para realizar el balance nominal de combustión se consideraran los siguientes parámetros: -Temperatura de aire atmosférico: 10°C -Humedad relativa: 70% -Porcentaje de carbón no quemado: 1% -Exceso de aire: 15% Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Luego de considerar los parámetros anteriores, se procederá a utilizar la metodología representada en el capitulo: 3.2.2.6.- Balance de combustión de un combustible sólido. De esta manera los resultados obtenidos se muestran en la tabla 4.4 Tabla 4.4: Balance nominal de combustión. Combustible Productos de la Combustion PM Elemento % 81,33% 2,71% 3,42% 1,08% 10,03% 1,43% 100 C H2 S O2 H2O N2 Aire O2 N2 H2O Exceso % kmol / kg comb 0,0671 0,0135 0,0011 0,0003 0,0056 0,0005 12 2 32 32 18 28 O2 kmol / kg comb 0,0671 0,0068 0,0011 -0,0003 CO2 0,06710 SO2 N2 Exceso Aire 0,01354 0,00107 0,00557 0,00051 0,0746 0,2805 0,0035 0,0533 15% H2O 0,28048 0,00350 0,06710 0,00078 0,02261 0,28099 0,05326 0,05326 0,4118 kmol / kgc 11,9433 kg aire / kgc Total de Aire De los cálculos realizados se observa que la cantidad de aire necesario para la combustión de un kilogramo de petcoke (según valores de diseño) es: Total _ aire = 0.4118 kmol Aire kg Combustible o Total _ aire = 11.9433 kg Aire kg Combustible De la misma manera podemos deducir la composición de los gases generados en el proceso de combustión, los cuales se detallan en la tabla 4.5: Tabla 4.5: Composición de los gases de combustión. Gases de la Combustion CO2 H2O N2 SO2 Aire PM 44 18 28 64 29 kmol / kg comb 0,0671 0,0226 0,2810 0,0008 0,0533 kg / kg comb 2,9523 0,4070 7,8677 0,0496 1,5446 54 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Capítulo N° 5: condiciones reales de combustión y desarrollo de la investigación. 5.1.- Condiciones reales de combustión. Las calderas de lecho fluidizado circulante, en las cuales tienen un proceso de absorción del azufre como medida para restringir las emisiones de SO2 presentan dentro de su funcionamiento a nivel químico dos reacciones fundamentales: primero la reacción de combustión propiamente tal, en donde el combustible, en este caso pet coke, interactúa con el oxígeno del aire para producir calor y gases residuales; por otro lado esta la reacción química de sulfatación que permite absorber en una gran parte el óxido sulfuroso SO2 mediante la inyección de caliza CaCO3 , ambos procesos serán analizados cuantitativamente de forma conjunta a continuación, El proceso de combustión en general consiste en quemar un combustible en presencia de aire y obtener calor y gases como productos, esto queda representado con la siguiente expresión: Combustible + Aire = CO2 + CO + H2O + N2 + O2 + NO + SO2 El proceso de sulfatación se puede expresar matemáticamente por dos ecuaciones muy simples: CaCO3 + Calor = CaO + CO2 CaO + SO2 = CaSO4 Para ambas reacciones se realiza el correspondiente balance el cual nos permite determinar los productos de cada una de las ecuaciones. (a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6) + b(O2 + 3.76N2) = c CO2 + dCO + eH2O + fN2 + gO2 + iNO + jSO2 (ecuacion N°1) (RCa/s) j CaO + jSO2 + gO2 + = b1 CaSO4 + b2 CaO + b3 O2 (ecuacion N°2) 55 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título A partir del análisis gravimétrico del combustible sin cenizas (aCarbón, aHidrogeno, aAzufre, aOxigeno, aAgua, aNitrógeno.) obtenemos los valores para las variables a1, a2, a3, a4, a5, a6 con las siguientes expresiones: (c2 representa el carbón no quemado) Carbón real utilizado: c ⎤ ⎡ c1 = aCarbón * ⎢1 − 2 ⎥ ⎣ 100 ⎦ Carbón: a1 = Hidrógeno: a2 = Azufre: a3 = Oxígeno: a4 = Agua: a5 = Nitrógeno: a6 = c2 = carbono no quemado c1 = 0.06778 100 * PM Carbón a Hidrogeno 100 * PM Hidrogeno a Azufre = 0.001069 100 * PM Azufre aOxigeno 100 * PM Oxigeno a Agua 100 * PM Agua = 0.01355 = 0.0003375 = 0.005572 a Nitrógeno 100 * PM Nitrógeno ⎡kmol ⎤ kg Combustible ⎥⎦ ⎢⎣ ⎡kmol ⎤ kg Combustible ⎥⎦ ⎢⎣ ⎡kmol ⎤ kg Combustible ⎥⎦ ⎢⎣ ⎡kmol ⎤ kg Combustible ⎥⎦ ⎢⎣ ⎡kmol ⎤ kg Combustible ⎥⎦ ⎢⎣ ⎤ = 0.0005107 ⎡kmol kg Combustible ⎥⎦ ⎢⎣ Las variables calculadas representan los moles de cada elemento por kg de combustible, conocidos estos datos, se proseguirá con los sistemas de ecuaciones para balancear la ecuación química n°1 56 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 5.1.1: Reacción de combustión Ecuación química para la reacción de combustión. (a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6) + b(O2 + 3.76N2) = c CO2 + dCO + eH2O + fN2 + gO2 + iNO + jSO2 Sistema de ecuaciones Balance de carbono: a1 − c − d = 0 Balance de hidrógeno: a2 − e = 0 Balance de azufre: a3 − j = 0 Balance de oxígeno a4 + b − c − d e i − −g− − j=0 2 2 2 Balance de nitrógeno: a 6 + 3.76b − f − i =0 2 Humedad total: wTotal = a 2 + a5 + a7 Oxigeno estequiometrico: a Stoic = a1 + a2 + a3 − a 4 2 Oxigeno total considerando 15% de exceso de aire: ⎡ e ⎤ b = a Stoic ⎢1 + aire ⎥ ⎣ 100 ⎦ 57 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 5.1.2: Reacción de sulfatación. Ecuación química para la reacción de sulfatación. (1) (2) CaCO3 + Q CaO + SO2 Î Î CaO + CO2 CaSO4 Como la ecuación (1) se encuentra balanceada, podemos afirmar que de un mol de caliza (CaCO3) se obtendran un mol de óxido de calcio (CaO) y un mol de dióxido de carbono (CO2); para analizar la reacción que ocurre en la ecuación número (2) se debe hacer el siguiente balance químico: (RCa/s) j CaO + jSO2 + gO2 + = b1 CaSO4 + b2 CaO + b3 O2 Los valores correspondientes a las variables “j” y “g” se obtienen del balance químico de la reacción de combustión; la relación de calcio azufre (RCa/s) es asignada como dato de entrada con un valor para este caso en particular de dos ((RCa/s)=2), conocidos estos datos se realizará el sistema de ecuaciones correspondiente para esta reacción química: Balance de calcio: b2 = RCa / s * j − j Balance de azufre: b1 = j Balance de oxígeno: RCa / 2 * j b + j + g − 2b1 − 2 − b3 = 0 2 2 58 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 5.1.3: Desarrollo Para completar estos balances químicos se deben fijar las condiciones ambientales necesarias para conocer las propiedades de estado del aire, las cuales se fijan a continuación: Temperatura del aire ambiente: T1 = 10 Presión atmosférica: Patm = 101 [kPa] Humedad relativa: ø = 70 [°c] [%] Fijados los datos concernientes al aire se procede a calcular su presión de saturación, la cual esta definida por la siguiente expresión matemática. Y nos permite calcular la cantidad de vapor de agua (a7) que contiene el aire húmedo a la presión, temperatura y humedad relativa del aire fijadas anteriormente: Psat = 8 ⎡ ⎡ 3928.5 ⎤ ⎤ ⎢−⎢ ⎥⎥ ⎣⎢ ⎣ T1 + 231.667 ⎦ ⎦⎥ 1.05738 *10 * e 51.699226 * 6.89 = 1.228[kPa ] Entonces: ⎡⎛ Φ ⎢⎜ 100 * Psat a 7 = ⎢⎜ ⎢⎜⎜ P − Φ * P ⎢⎣⎝ atm 100 sat ⎤ ⎞ ⎟ ⎥ e ⎟ * 4.76 * a Stoic ⎥ * ⎡1 + Aire ⎤ = 0.003537[kmol ] ⎢ ⎥ ⎟ ⎣ 100 ⎦ ⎥ ⎟ ⎥⎦ ⎠ Con todos los datos antes mencionados, se realiza el desarrollo del sistema de ecuaciones para determinar la cantidad de productos de la combustión, tomando en cuenta todos los reactivos involucrados en dicho proceso. Los productos considerando sólidos y gases serán mencionados a continuación: La cantidad necesaria de Ca para absorber la totalidad del azufre liberado por el combustible durante el proceso de combustión queda dado de la siguiente manera, de la ecuación (2) del capitulo 6.1.2 se puede decir que para un mol de azufre se requiere un mol de Ca para completar la reacción de sulfatación, es decir, que por cada mol de azufre se 59 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título necesitará un mol de caliza; como en el proceso real, la relación calcio azufre está impuesta con un valor de dos, por lo que podemos decir que por cada mol de azufre se inyectarán 2 moles de Ca, de esta manera podemos determinar: Cantidad necesaria de Ca para la reacción de sulfatación: bCa = RCa / S * j bCa = 0.002138 ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ Cantidad necesaria de caliza para la reacción de sulfatación: bCaCO3 = bCa bCaCO3 = 0.002138 ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ bCaCO3 = 0.2138 ⎡kg CaCO3 ⎤ ⎢ ⎥ kg Comb ⎦ ⎣ Cantidad de CO2 liberado en la reacción de sulfatación: bCO3 = bCaO bCO3 = 0.001069 ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ Cantidad de O2 liberado en la reacción de sulfatación: bO3 = b3 bO3 = 0.01075 ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ Cantidad de CaO remanente en el sistema bCaO = RCa / S * j − j bCaO = 0.001069 ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ Cantidad de CaSO4 formado en la reacción de sulfatación: bCaSO4 = b1 bCaSO4 = 0.001069 ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ 60 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título El dióxido de carbono entregado en los resultados considera el obtenido mediante la reacción de oxidación producida por el elemento carbono del combustible mas el dióxido de carbono liberado por la caliza durante el proceso de sulfatación. El cual está definido por: Total de CO2: TCO2 = c + bCO 2 TCO2 = 0.06796 Total de CO: TCO = d TCO = 3.883 *10 −09 Total de H2O: ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ TCaSO4 = b1 TCaSO4 = 0.001069 Total de CaO: ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ TNO = i TNO = 0.0000248 Total de CaSO4: ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ TO2 = b3 TO2 = 0.01061 Total de NO: ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ TN 2 = f TN 2 = 0.3222 Total de O2: ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ TH 2O = Wtotal TH 2O = 0.02262 Total de N2: ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ TCaO = bCaO TCaO = 0.001069 ⎡kmol ⎤ kg Comb ⎥⎦ ⎢⎣ 61 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Para determinar los gases producidos durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho, utilizaremos la función de Gibbs, la cual utiliza las entalpías de formación para proporcionar las concentraciones de NO y CO en los gases de escape de la caldera. Las cuales serán determinadas a continuación. Función de Gibbs está definida por la siguiente expresión: [ Gibbs = h[gas; T = T ] − T * s gas; T = T ; P = Pref ] Total de moles en los gases de escape: nTotal = c + bCO2 + d + Wtotal + f + b3 + i = 0.4234[kmol ] Fracciones molares. CO2 YCO 2 = CO YCO = N2 YN 2 = NO YNO = O2 YO2 = c + bCO2 nTotal d nTotal f nTotal i nTotal = 0.1605 = 9.17 *10 −09 = 0.761 = 0.00005856 b3 = 0.02507 nTotal 62 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Energía libre de Gibbs para T=1173 [k] y presión de 1 [bar]; Pref = 1[bar] CO2 [ O g CO 2 = Gibbs " CO 2 " ; T ; Pref [kJ kmol ] O g CO 2 = −676622 CO [ [kJ kmol ] [ g NO2 = Gibbs " N 2 " ; T ; Pref [ O g NO = Gibbs " NO"; T ; Pref ] [kJ kmol ] O g NO = −179227 O2 ] [kJ kmol ] g NO2 = −246538 NO ] O g CO = Gibbs " CO" ; T ; Pref O g CO = −364308 N2 ] [ g OO2 = Gibbs " O2 "; T ; Pref ] [kJ kmol ] g OO2 = −263382 Energía libre de Gibbs para la reacción CO-CO2 O O ∆G1O = 0.5 * g OO2 + g CO − g CO 2 Donde: ∆G1O = − R * T * ln[K 1 ] ley de conservación de masa. R = 8.314 Constante universal de gases. YO2 * K 1 = YCO * P Pref YCO2 Constante de equilibrio. 63 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Energía libre de Gibbs para la reacción N2-O2 O ∆G 2O = 2 * g NO − g OO2 − g NO2 Donde: ∆G2O = − R * T * ln[K 2 ] ley de conservación de masa. 2 YNO K2 = YO2 * YN 2 Constante de equilibrio. Mediante la iteración de este sistema de ecuaciones, nos permite calcular las concentraciones de cada gas que compone la corriente de gases de la caldera en función de la temperatura del lecho, esto queda expresado de forma clara en la tabla 5.1.5.a y en el grafico 5.1.5.b. 64 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 5.1.4: Balance energético de combustión El balance energético de combustión para este caso en particular queda definido por la siguiente expresión: Energía reactivos = Energía de los productos + calor útil (ecuación: 5.1.4.a) Para realizar dicho balance se debe tener en cuenta las siguientes variables que intervienen en el proceso: Poder calorífico inferior del combustible: Pci = 35617.8⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ Poder calorífico del elemento carbono cuando pasa a CO2: PCc = 34053⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ Poder calorífico real: PCI = Pci − c2 * PCc 100 PCI = 35175⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ Entalpía del aire a T = 20 °C [ ha = 3501 kJ kmol ] Temperatura del combustible: Tcomb = 283[K ] Calor específico del combustible: ⎤ cc = 1.26⎡kJ ⎢⎣ kgK ⎥⎦ Entalpía del combustible: hComb = 356.6⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ 65 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Relación aire combustible: R AireComb = a stoic PM O2 + 3.76a stoic PM N 2 + a 7 PM H 2O + 4.76a stoic R Airecomb = 11.82 ⎡ ⎢⎣ kg aire eaire PM aire 100 ⎤ kg comb ⎥⎦ Ya definidos los datos se procede a calcular los términos de la ecuación 6.1.4.a Energía de los reactivos está definida por la siguiente expresión matemática: E reactivos = R AireComb ha + hComb + PCI PM Aire E reactivos = 36960 ⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ Para la energía de los productos, se tienen las cantidades de cada gas en la corriente de gases y además su temperatura de salida en la chimenea (t = 160 °C) por ende solo queda calcular las entalpías correspondientes a cada uno de ellos. La expresión que define la entalpía de cada uno de los gases de combustión se describe a continuación: E Pr oductos = ECO2 + ECO + E N 2 + EO2 + E NO + E H 2O + E reacCO En donde: E CO2 = TCO2 * hCO2 [t = 160] = 427.4 ⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ E CO = TCO * hCO [t = 160] = 0.00001814⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ E N 2 = TN 2 * hN 2 [t = 160] = 1504⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ E O2 = TO2 * hO2 [t = 160] = 50.57 ⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ E NO = TNO * hNO [t = 160] = 0.1187 ⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ E H 2O = TH 2O * hH 2O [t = 160] = 122.9⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ E reacCO = TCO *10640 * PM CO = 0.001157 ⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ 66 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Definidos los valores para cada variable calculamos la energía total de los productos de la combustión. Entonces: E Pr oductos = 2105⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ Conocido este valor se puede afirmar que el calor entregado al sistema para la generación de vapor es el siguiente: E reactivos = Calor + E Pr oductos Calor = E reactivos − E Pr oductos Calor = 34855⎡kJ ⎤ ⎢⎣ kg ⎥⎦ De igual forma podemos calcular los rendimientos de la caldera y de combustión de este proceso mediante las siguientes expresiones matemáticas: Rendimiento de la caldera: µ Caldera = Calor 100 = 94.3% E reactivos Rendimiento de combustión: µ Combustion PCc ⎤ ⎡ ⎢ Pci − c 2 100 ⎥ =⎢ ⎥ *100 = 98.76% Pci ⎢ ⎥ ⎣⎢ ⎦⎥ 67 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título 5.1.5. Gráficos y tablas paramétricas basados en programa EES Desarrollado el sistema de ecuación que regula el proceso de combustión de la caldera de lecho fluidizado circulante, se procede a parametrizar las variables de mayor importancia con el fin de ver su efecto sobre el funcionamiento del sistema, esto se realiza mediante el uso del programa computacional EES (Engineering Equation Solver). Tabla 5.1: Formación de los gases de combustión en función de la temperatura del lecho. Temperatura [K] 1173 1432 1690 1949 2207 2466 2724 2983 3241 3500 Fuente: EES Aire [kmol/kgc] 0,08657 0,08657 0,08657 0,08657 0,08657 0,08657 0,08657 0,08657 0,08657 0,08657 CO2 [kmol/kgc] 0,06884 0,06884 0,06882 0,06847 0,06624 0,05882 0,04524 0,02973 0,01739 0,009709 CO [kmol/kgc] 3,93E-09 7,24E-07 0,00002668 0,0003716 0,002601 0,01003 0,0236 0,03911 0,05146 0,05914 H2O [kmol/kgc] 0,02266 0,02266 0,02266 0,02266 0,02266 0,02266 0,02266 0,02266 0,02266 0,02266 N2 [kmol/kgc] 0,326 0,326 0,3258 0,3255 0,325 0,3242 0,3227 0,3207 0,3184 0,316 NO [kmol/kgc] 0,0000251 0,0001345 0,0004292 0,001006 0,001994 0,003747 0,006684 0,01073 0,01535 0,02006 O2 [kmol/kgc] 0,01075 0,01069 0,01056 0,01044 0,01106 0,0139 0,01922 0,02495 0,02881 0,0303 SO2 [kmol/kgc] 0,001069 0,001069 0,001069 0,001069 0,001069 0,001069 0,001069 0,001069 0,001069 0,001069 Grafico 5.1: Gases producidos en función de la temperatura del lecho. 68 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.2: Energías de reactivos y productos en función del carbono no quemado. Carbón no quemado E reactivos E util Ts=160 E productos µ caldera µ combustión Calor (Th=900 °c) % % [kJ/kgc] [%] [kJ/kgc] [kJ/kgc] [kJ/kgc] 0 37420 35290 2129 94,31 100 24192 5 35652 33616 2036 94,29 95,22 23003 10 33884 31941 1943 94,26 90,44 21814 15 32117 30266 1850 94,24 85,66 20625 20 30349 28591 1757 94,21 80,88 19436 25 28581 26917 1664 94,18 76,1 18247 30 26813 25242 1571 94,14 71,32 17058 35 25046 23567 1478 94,1 66,54 15869 40 23278 21893 1385 94,05 61,76 14680 45 21510 20218 1292 93,99 56,98 13492 Fuente: EES Grafico 5.2: Energías de reactivos y productos en función del carbono no quemado. 69 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Grafico 5.3: Rendimiento de la caldera y de combustión en función del carbono no quemado. Tabla 5.3: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 0% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 0 1173 37420 0 1432 37420 0 1690 37420 0 1949 37420 0 2207 37420 0 2466 37420 0 2724 37420 0 2983 37420 0 3241 37420 0 3500 37420 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 35290 35290 35282 35179 34513 32294 28238 23603 19915 17620 E productos [kJ/kgc] 2129 2130 2137 2241 2907 5126 9181 13817 17505 19800 µ caldera [%] 94,31 94,31 94,29 94,01 92,23 86,3 75,46 63,08 53,22 47,09 µ combustion [%] 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 70 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.4: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 5% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 5 1173 35652 5 1432 35652 5 1690 35652 5 1949 35652 5 2207 35652 5 2466 35652 5 2724 35652 5 2983 35652 5 3241 35652 5 3500 35652 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 33616 33615 33608 33510 32875 30762 26901 22493 18988 16809 E productos [kJ/kgc] 2036 2037 2044 2142 2777 4890 8751 13159 16664 18843 µ caldera [%] 94,29 94,29 94,27 93,99 92,21 86,28 75,46 63,09 53,26 47,15 µ combustion [%] 95,22 95,22 95,22 95,22 95,22 95,22 95,22 95,22 95,22 95,22 Tabla 5.5: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 10% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 10 1173 33884 10 1432 33884 10 1690 33884 10 1949 33884 10 2207 33884 10 2466 33884 10 2724 33884 10 2983 33884 10 3241 33884 10 3500 33884 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 31941 31941 31934 31840 31237 29230 25565 21382 18061 15998 E productos [kJ/kgc] 1943 1944 1951 2044 2647 4655 8320 12502 15823 17886 µ caldera [%] 94,26 94,26 94,24 93,97 92,19 86,26 75,45 63,1 53,3 47,21 µ combustion [%] 90,44 90,44 90,44 90,44 90,44 90,44 90,44 90,44 90,44 90,44 Tabla 5.6: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 15% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 15 1173 32117 15 1432 32117 15 1690 32117 15 1949 32117 15 2207 32117 15 2466 32117 15 2724 32117 15 2983 32117 15 3241 32117 15 3500 32117 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 30266 30266 30259 30171 29599 27698 24228 20272 17134 15187 E productos [kJ/kgc] 1850 1851 1857 1946 2517 4419 7889 11844 14982 16930 µ caldera [%] 94,24 94,24 94,22 93,94 92,16 86,24 75,44 63,12 53,35 47,29 µ combustion [%] 85,66 85,66 85,66 85,66 85,66 85,66 85,66 85,66 85,66 85,66 71 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.7: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 20% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 20 1173 30349 20 1432 30349 20 1690 30349 20 1949 30349 20 2207 30349 20 2466 30349 20 2724 30349 20 2983 30349 20 3241 30349 20 3500 30349 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 28591 28591 28585 28501 27962 26166 22891 19162 16208 14376 E productos [kJ/kgc] 1757 1758 1764 1847 2387 4183 7458 11187 14141 15973 µ caldera [%] 94,21 94,21 94,19 93,91 92,13 86,22 75,43 63,14 53,4 47,37 µ combustion [%] 80,88 80,88 80,88 80,88 80,88 80,88 80,88 80,88 80,88 80,88 Tabla 5.8: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 25% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 25 1173 28581 25 1432 28581 25 1690 28581 25 1949 28581 25 2207 28581 25 2466 28581 25 2724 28581 25 2983 28581 25 3241 28581 25 3500 28581 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 26917 26917 26911 26832 26324 24634 21555 18052 15281 13565 E productos [kJ/kgc] 1664 1665 1671 1749 2257 3947 7026 10529 13300 15016 µ caldera [%] 94,18 94,18 94,16 93,88 92,1 86,19 75,42 63,16 53,47 47,46 µ combustion [%] 76,1 76,1 76,1 76,1 76,1 76,1 76,1 76,1 76,1 76,1 Tabla 5.9: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 30% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 30 1173 26813 30 1432 26813 30 1690 26813 30 1949 26813 30 2207 26813 30 2466 26813 30 2724 26813 30 2983 26813 30 3241 26813 30 3500 26813 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 25242 25242 25236 25163 24686 23102 20218 16943 14355 12755 E productos [kJ/kgc] 1571 1572 1577 1651 2127 3711 6595 9871 12459 14059 µ caldera [%] 94,14 94,14 94,12 93,84 92,07 86,16 75,4 63,19 53,54 47,57 µ combustion [%] 71,32 71,32 71,32 71,32 71,32 71,32 71,32 71,32 71,32 71,32 72 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.10: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 35% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 35 1173 25046 35 1432 25046 35 1690 25046 35 1949 25046 35 2207 25046 35 2466 25046 35 2724 25046 35 2983 25046 35 3241 25046 35 3500 25046 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 23567 23567 23562 23493 23048 21570 18882 15833 13429 11944 E productos [kJ/kgc] 1478 1479 1484 1553 1997 3475 6164 9213 11617 13102 µ caldera [%] 94,1 94,1 94,08 93,8 92,03 86,12 75,39 63,22 53,62 47,69 µ combustion [%] 66,54 66,54 66,54 66,54 66,54 66,54 66,54 66,54 66,54 66,54 Tabla 5.11: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 40% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 40 1173 23278 40 1432 23278 40 1690 23278 40 1949 23278 40 2207 23278 40 2466 23278 40 2724 23278 40 2983 23278 40 3241 23278 40 3500 23278 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 21893 21892 21888 21824 21411 20039 17546 14724 12503 11134 E productos [kJ/kgc] 1385 1386 1390 1454 1867 3239 5732 8554 10775 12144 µ caldera [%] 94,05 94,05 94,03 93,75 91,98 86,08 75,38 63,25 53,71 47,83 µ combustion [%] 61,76 61,76 61,76 61,76 61,76 61,76 61,76 61,76 61,76 61,76 Tabla 5.12: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 45% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 45 1173 21510 45 1432 21510 45 1690 21510 45 1949 21510 45 2207 21510 45 2466 21510 45 2724 21510 45 2983 21510 45 3241 21510 45 3500 21510 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 20218 20218 20213 20154 19773 18507 16210 13614 11577 10323 E productos [kJ/kgc] 1292 1293 1297 1356 1737 3003 5300 7896 9934 11187 µ caldera [%] 93,99 93,99 93,97 93,7 91,92 86,04 75,36 63,29 53,82 47,99 µ combustion [%] 56,98 56,98 56,98 56,98 56,98 56,98 56,98 56,98 56,98 56,98 73 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.13: Balance de energía durante el proceso de combustión en función de la temperatura del lecho para 50% de carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura E reactivos [%] [K] [kJ/kgc] 50 1173 19743 50 1432 19743 50 1690 19743 50 1949 19743 50 2207 19743 50 2466 19743 50 2724 19743 50 2983 19743 50 3241 19743 50 3500 19743 Fuente: EES E util [kJ/kgc] 18543 18543 18539 18485 18135 16976 14874 12506 10651 9513 E productos [kJ/kgc] 1199 1199 1204 1258 1607 2767 4868 7237 9091 10229 µ caldera [%] 93,92 93,92 93,9 93,63 91,86 85,98 75,34 63,34 53,95 48,19 µ combustion [%] 52,2 52,2 52,2 52,2 52,2 52,2 52,2 52,2 52,2 52,2 Grafico 5.4: Energía producida en función de la temperatura del lecho. (para rendimiento de combustión µcombustión = 100%) 74 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Grafico 5.5: Rendimiento de la caldera en función de la temperatura del lecho. (Para rendimiento de combustión µcombustión = 100%) Grafico 5.6: Energía útil en función de la temperatura del lecho. (Para temperatura de escape ts = 160 °C) 75 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.14: Balance de energía en función del exceso de aire. Esceso aire E reactivos [%] [kJ/kg] 10 37357 20 37483 30 37609 40 37735 50 37861 60 37987 70 38113 80 38239 90 38366 100 38492 110 38618 120 38744 130 38870 140 38996 150 39122 160 39248 170 39375 180 39501 190 39627 200 39753 Fuente: EES E util [kJ/kg] 35312 35268 35225 35181 35138 35094 35051 35007 34964 34920 34876 34833 34789 34746 34702 34659 34615 34571 34528 34484 E productos [kJ/kg] 2045 2214 2384 2554 2723 2893 3063 3232 3402 3572 3741 3911 4081 4250 4420 4590 4760 4929 5099 5269 µ Caldera [%] 94,53 94,09 93,66 93,23 92,81 92,38 91,96 91,55 91,13 90,72 90,31 89,91 89,5 89,1 88,7 88,31 87,91 87,52 87,13 86,75 Grafico 5.7: Energías en función del exceso de aire. 76 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Grafico 5.8: Rendimiento de la caldera en función del exceso de aire 77 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.13: Variación de la temperatura del lecho en función del carbono no quemado. Carbón no quemado Temperatura [°C] [%] 0 878,7 1 863,6 2 848,2 3 832,5 4 816,5 5 800,1 6 783,4 7 766,3 8 748,9 9 731 10 712,8 11 694,1 12 675 13 655,5 14 635,5 15 615 16 594 17 572,4 18 550,3 19 527,6 20 504,3 21 480,4 22 455,7 23 430,4 24 404,3 25 377,5 26 349,8 27 321,2 28 291,8 29 261,3 30 229,8 31 197,3 32 163,7 33 128,9 34 92,98 35 55,85 Fuente: EES q [kJ/kgc] 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 24192 E reactivos E productos [kJ/kgc] [kJ/kgc] 37076 12884 36722 12530 36369 12177 36015 11823 35662 11470 35308 11116 34954 10762 34601 10409 34247 10055 33894 9702 33540 9348 33187 8995 32833 8641 32480 8288 32126 7934 31773 7581 31419 7227 31066 6874 30712 6520 30358 6166 30005 5813 29651 5459 29298 5106 28944 4752 28591 4399 28237 4045 27884 3692 27530 3338 27177 2985 26823 2631 26469 2277 26116 1924 25762 1570 25409 1217 25055 863,3 24702 509,8 78 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Grafico 5.9: Temperatura del lecho en función del carbono no quemado. 79 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Tabla 5.16: Variación de la temperatura del lecho, energía de los reactivos y productos en función del carbono no quemado. Carbon no quemado E productos E reactivos Temperatura % [kJ/kgc] [kJ/kgc] °C 0 12884 37076 878,7 0,1 12848 37040 877,2 0,2 12813 37005 875,7 0,3 12778 36970 874,2 0,4 12742 36934 872,7 0,5 12707 36899 871,2 0,6 12672 36864 869,7 0,7 12636 36828 868,1 0,8 12601 36793 866,6 0,9 12566 36758 865,1 1 12530 36722 863,6 1,1 12495 36687 862,1 1,2 12459 36651 860,5 1,3 12424 36616 859 1,4 12389 36581 857,5 1,5 12353 36545 855,9 1,6 12318 36510 854,4 1,7 12283 36475 852,9 1,8 12247 36439 851,3 1,9 12212 36404 849,8 2 12177 36369 848,2 Fuente: EES Grafico 5.10: Temperatura del lecho en función del carbono no quemado. 80 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Capítulo N°6: Conclusiones. Después de un largo periodo de estudio del proceso de combustión de la caldera de lecho fluidizado circulante, se logró parametrizar las variables más importantes que están involucradas en este proceso. El estudio permitió cumplir tanto con el objetivo general como con los objetivos específicos que se plantearon al comienzo de este trabajo, como lo es la evolución del proceso de combustión de una caldera de lecho fluidizado circulante, analizar la situación actual del proceso, cuantificar la cantidad de carbono no quemado y su influencia en la temperatura del lecho y paramétrizar las variables de operación mas importantes. En este contexto, observando los informes diarios de operación y evaluando los resultados obtenidos se puede concluir. Referido al objetivo general, el cual consta con la evaluación del proceso de combustión y cuantificar la formación de NOx y CO en los productos se puede concluir basado en los cálculos realizados en el capítulo VI lo siguiente: • Por cada kilógramo de combustible inyectado al sistema necesariamente se deben agregar 0.2138 kg de caliza para absorber el azufre contenido en el petcoke y 11.96 kg de aire para que la reacción del elemento carbono sea completa. • Por cada kilógramo de combustible inyectado al sistema, podemos decir que el total de CO2 liberado es de 0.06884 [kmol / kg combustible], de los cuales el 98.45% corresponde al CO2 producido por la reacción del elemento carbono con el aire y sólo el 1.55 % corresponde al CO2 liberado en el proceso de sulfatación, por parte de la caliza en su reacción de disociación. • El rango ideal de temperatura de reacción para generar el proceso de sulfatación es de 843 – 954 °C, dicho rango se cumple en condiciones normales de operación de la caldera en estudio, la cual trabaja en el rango de 850 – 940 °C. 81 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Por otro lado, podemos afirmar que con este rango de temperaturas permite mantener un nivel muy bajo de emisiones de NOx y CO, para este caso los valores calculados bordean 0.43 – 1 ton/día de NOx y 6.34*10-5 ton/día de CO. Referido al objetivo específico, el cual consta de la parametrización de las variables de operación más importantes analizando la sensibilidad y su impacto en el rendimiento de la combustión, podemos afirmar lo siguiente: • El mejor rendimiento de la combustión para temperatura del lecho de 1173 K es de 94.31%, A medida que la temperatura del lecho aumenta hasta aproximadamente 2000 K el rendimiento de la caldera sufre una leve disminución del orden de 1%, pero si la temperatura aumente por sobre ese valor, el rendimiento se ve afectado considerablemente, esto se puede apreciar en el grafico 5.5; esto ocurre por el rápido aumento de la concentración de NOx y CO a esas temperaturas, ya que la formación de NOx necesita altas energías para su formación y el CO posee energía química que se pierde al no oxidarse con el oxígeno para producir CO2 , en consecuencia estas reacciones generan una disminución en la energía útil y un aumento en la energía que poseen los gases de salida que conlleva a una disminución drástica del rendimiento de la caldera. • El exceso de aire es otra variable importante al momento de evaluar las condiciones de combustión de una caldera, para este caso podemos afirmar que por cada 10% que aumente provocará que: La energía de los reactivos, aumente aproximadamente 126 kJ/kgComb; de igual forma la energía de los productos aumentarán aproximadamente 170 kJ/kgComb; y la energía útil disminuirá aproximadamente en 44 kJ/kgComb. Estas variaciones generan una disminución del rendimiento de la caldera de aproximadamente 0.44 % por cada 10% que aumenta el exceso de aire, es decir, la mayor cantidad de aire que ingresa al sistema solo produce una disminución del rendimiento de la caldera. Esto se puede apreciar en los gráficos 5.7 y 5.8. 82 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Referido al objetivo específico, el cual consta de cuantificar de forma analítica la cantidad de carbón no quemado que se deposita en la ceniza fly y bed ash, con el fin de determinar su influencia sobre la temperatura del hogar y de la corriente de gases a través de la caldera de lecho fluidizado circulante podemos afirmar lo siguiente: • El porcentaje de carbono no quemado que pasa hacia las cenizas va desde 0.8 a 1.5 % del combustible total inyectado al sistema, esto quiere decir que de las 24- 25 ton/h que consume la caldera en condiciones normales de operación 0.203 – 0.381 ton/h se pierden en el material extraído del fondo del hogar (bed ash) o bien es sacado por el tiro del hogar hacia el baghouse (fly ash). Esta pérdida de carbón puede ocurrir por varias razones, las cuales se ven involucradas la temperatura del lecho, el exceso de aire y la velocidad de fluidificación. Estas dos últimas tienen una gran importancia dentro del proceso, ya que, si el porcentaje de exceso de aire se eleva sobre las condiciones normales de operación, la velocidad de fluidificación se incrementará provocando que las partículas de carbono no permanezcan el tiempo necesario para su correcta oxidación, siendo arrastradas por la corriente de gases fuera del hogar. • Referente a la influencia del carbono no quemado en la temperatura del lecho podemos afirmar mediante la tabla 5.15 y el gráfico 5.9 que para este caso en particular fijando como constante el calor útil y haciendo variar el carbono no quemado, podemos afirmar que la función que representa esta relación, con un 99.97% de exactitud está definida por : Th = 870.739 − 12.2879 * c 2 − 0.305705 * c 22 • Específicamente el rango de variación del carbono no quemado no supera el 2%, por esta razón e interpretando la tabla 5.16 podemos concluir que: el real efecto del carbono no quemado sobre la temperatura será de 30.5 °C y la energía de los reactivos se verá disminuida en 707 [kJ/kgComb]. Además podemos decir que el rendimiento de la caldera se verá afectado solo 0.03 % por cada 5% que varíe el carbono no quemado. Esto puede verse claramente en el gráfico 5.3. 83 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Bibliografía - Avallone, E.A. y Baumeister, T. 1995. Manual del ingeniero mecánico. 3ª ed. México, McGraw-Hill - Dittman, R. y Zemansky, M. W. 1988. Calor y termodinámica. México, McGraw-Hill. 584p. - Márquez, M. 1989. Combustión y quemadores. Barcelona, Marcombo. 159p. - Silva H., J. L. y Rodríguez F., P. 1993. Optimización del control de la combustión de la unidad N° 2 de la central termoeléctrica Las Ventanas. Memoria de Ingeniero de Ejecución en Mecánica. Concepción, Universidad del Bío Bío, Facultad de Ingeniería. 109p. - Cifuentes J., E. 1998. Análisis de combustión en calderas y puesta en servicio del analizador ENERAC 2000. Memoria de Ingeniero de Ejecución en Mecánica. Concepción, Universidad del Bío Bío, Facultad de Ingeniería. - Gauci C., G. 2001. Costo energético de la generación de potencia y del flujo de vapor en la planta Petropower. Memoria de Ingeniero Civil Mecánico. Concepción, Universidad de Concepción. Facultad de Ingeniería, - Sánchez A., R. Apuntes de combustión. - Cerda M., L. y Gatica S., J. Apuntes de termodinámica. - Informes diarios de operación de la central cogeneradora. 84 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo A “Especificaciones técnicas de la empresa.” 85 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Condiciones de operación. Estado Etapas Vapor 1 Vapor 2 Vapor 3 Condensado 4 Liquido 5 Liquido 6 Liquido 7 Condensado 8 Vapor Humedo 9 Vapor 10 Vapor 11 Vapor 12 Condensado 13 Liquido 14 Liquido 15 Liquido 16 Liquido 17 Liquido 18 Condensado 19 Condensado 20 Condensado 21 Condensado 22 Vapor 23 Condensado 24 Liquido 25 Solido 26 Solido 27 Temperatura °C 540 400 177,7 102,8 15 15 15 44,7 37,1 177,7 107,1 84,1 37,1 15 15 140 142,3 142,3 37,2 39 80,1 102,8 37,1 100 Presión kg/cm2 106,5 49,03 4,785 3,7 3,7 8,4 8,4 0,541 0,0642 4,785 1,3246 0,5695 0,0642 3,2 xxx 16,5 142,5 142,5 8,79 xxx xxx xxx 0,0642 xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx Flujo kg/h 243099 26000 23556 194420 41176 105676 64500 22752 170371 23977 8300 13864 194420 384556 278880 12745 246408 878 194420 194420 194420 194420 1296 166 2310 5616 24768 Entalpía kcal/kg 830,2 765,9 671,8 103 15 15 15 44,7 536,9 671,8 622,7 596,3 37,1 15 15 140,4 142,7 142,7 37,2 39 79,9 102,9 822,7 100 xxx xxx xxx Fuente: Empresa en estudio 86 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Esquema del proceso de generación de vapor: PC 1 LC PC TC HP Steam To Petrox 2 PC Turbine Control System 25 9 TC FC 10 11 PC 12 CW To/From other Services Turbine Vacuum System 23 Cooling Tower Cooling Tower Treatment Package 26 Limestone LC BFW Treatment Package 3 27 Petcoke 8 4 18 22 21 20 19 PC 17 Deaerator Auxiliary BFW Pump LC Gland Condensate 5 Desmineralized To Petrox 7 BFW Pump PC 16 BFW To Coker/HDT Units Desmineralized Water Tank 14 Raw Water from Petrox Pretreatment Unit 24 13 6 Desmineralization Unit 15 87 Water Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Diagrama de caldera: 88 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Ciclo de vapor 89 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo B “Programa de combustión desarrollado en EES.” 90 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Balance de combustión de un combustible sólido Reacción de combustión (a_1+a_2+a_3+a_4+a_5+a_6)+b*(O2+3,76*N2)=c*C02+d*CO+e*H2O+f*N2+g*O2 +i*NO+j*SO2 Function Gibbs(IG$; T; P_ref) Gibbs=Enthalpy(IG$;T=T)-T*Entropy(IG$;T=T;P= P_ref) End Gibbs Condiciones ambientales Humedad relativa: R_aire=70 Temperatura del aire: T_1=10 Presión atmosférica: P_atm=101 Presión de saturación: P_sat=(105738400*EXP(-(3928,5/(T_1+231,667))))/(51,699226)*6,89 Presión de vapor: P_vap=(R_aire/100)*P_sat Exceso de aire: e_aire=15 Aire O2_aire=a_stoic N2_aire=3,76*O2_aire a_7=(((R_aire/100)*P_sat)/(P_atm-((R_aire/100)*P_sat))*(O2_aire+N2_aire)*(1+e_aire/100)) Balance de combustión. Consumo de combustible: C_comb=24,7 Toneladas/h Análisis gravimétrico del combustible a_carbon=81,33 a_hidrogeno=2,71 a_azufre=3,42 a_oxigeno=1,08 a_agua=10,03 a_nitrogeno=1,43 Porcentaje de carbón no quemado: c_2=0 91 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Carbón utilizado c_1=a_carbon*(1-(c_2/100)) kmol/kg_combustible: a_1=c_1/(100*12) kmol_carbon/kg_combustible a_2=a_hidrogeno/(2*100) kmol_hidrogeno/kg_combustible a_3=a_azufre/(32*100) kmol_azufre/kg_combustible a_4=a_oxigeno/(32*100) kmol_oxigeno/kg_combustible a_5=a_agua/(18*100) kmol_agua/kg_combustible a_6=a_nitrogeno/(28*100) kmol_nitrogeno/kg_combustible Sistema de ecuaciones Balance de carbono: a_1-c-d=0 Balance de hidrogeno: a_2-e=0 Balance de azufre: a_3-j=0 Balance de oxigeno: a_4+b-c-d/2-e/2-g-i/2-j=0 Balance de nitrogeno: a_6+b*3,76-f-i/2=0 Humedad total: w_total=a_2+a_5+a_7 Oxigeno necesario para la combustión estequiométrica: a_stoic=a_1+a_2/2+a_3-a_4 Oxigeno total 15% de exceso de aire b=a_stoic*(1+(e_aire/100)) Temperatura del hogar: T=1173 [K] Presión en el hogar: P=1 [bar] Presión de referencia: P_ref=1 Constante universal de los gases: R=8,314 Total mole de gases: n_total=(c+b_CO2)+d+w_total+f+b_3+i 92 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Relación aire combustible: R_AireComb=a_stoic*MOLARMASS(O2)+3,76*a_stoic*MOLARMASS(N2)+a_7*MOLARMASS(H2 O)+4,76*a_stoic*(e_aire/100)*MOLARMASS(air) Balance de caliza CaCO3 CaCO3 + Calor = CaO + CO2 CaO + SO2 = CaSO4 Relación calcio azufre: R_CaS=2 Reacción química de caliza (R_CaS)* j * CaO +j * SO2 +g*O2= b_1 * CaSO4 + b_2 * CaO + b_3 * O2 Sistema de ecuaciones : Balance de Calcio: b_2=R_CaS*j-j Balance de azufre: b_1=j Balance de oxigeno: ((R_CaS*j)/2)+j+g-2*b_1-(b_2/2)-b_3=0 Cantidad de Ca necesaria. kmol_Ca/kg_combustible b_Ca=R_CaS* j Cantidad necesaria de caliza para la reacción de sulfatación kmol_CaCO3/kg_combustible b_CaCO3=b_Ca Cantidad de CO2 liberado en la reacción de sulfatación kmol_CO2/kg_combustible b_CO2=b_CaO Cantidad de O2 liberado en la reacción de sulfatación kmol_O2/kg_combustible b_O2=b_3 Cantidad de CaO remanente en el sistema kmol_CaO/kg_combustible b_CaO=R_CaS*j-j Cantidad de Caso4 formado en la reacción de sulfatación kmol/kg_combustible b_CaSO4=b_1 93 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Productos totales de combustión. Total de CO2 d_CO2=c+b_CO2 Total de CO d_CO=d Total de H2O d_H2O=w_total Total de N2 d_N2=f Tota de O2 d_O2=b_3 Total de NO d_NO=i Total de SO2 d_SO2=j Total de CaSO4 d_CaSO4=b_1 Total remanente CaO d_CaO=b_CaO Fracciones molares: Para CO2: y_CO2=(c+b_CO2)/n_total Para CO: y_CO=d/n_total Para H2O: y_H2O=(w_total)/n_total Para N2: y_N2=f/n_total Para O2: y_O2=b_3/n_total Para NO: y_NO=i/n_total Para SO2: y_SO2=j/n_total Función de Gibbs: Energía libre de Gibbs para T y presión de 1 bar Para CO2: g|o_CO2=Gibbs('CO2'; T; P_ref) Para CO: g|o_CO=Gibbs('CO'; T; P_ref) Para N2: g|o_N2=Gibbs('N2'; T; P_ref) Para O2: g|o_O2=Gibbs('O2'; T; P_ref) Para NO: g|o_NO=Gibbs('NO'; T; P_ref) 94 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Energía libre de Gibbs para la reacción CO-CO2 DELTAG|o_1=0,5*g|o_O2+g|o_CO-g|o_CO2 Energía libre de Gibbs para la reacción N2-O2 DELTAG|o_2=2*g|o_NO-g|o_O2-g|o_N2 Ley de conservación de masa para la reacción CO-CO2 DELTAG|o_1=-R*T*ln(K_1) Ley de conservación de masa para la reacción N2-O2 DELTAG|o_2=-R*T*ln(K_2) Constante de equilibrio para la reacción CO-CO2 K_1=y_CO*sqrt(y_O2*P/P_ref)/(y_CO2) Constante de equilibrio para la reacción N2-O2 K_2=y_NO^2/(y_O2*y_N2) Balance energético de combustión Poder calorífico inferior KJ/Kg P_ci=35617,8 Poder calorífico del elemento carbono cuando pasa a CO2 KJ/Kg P_c=34053 Temperatura del aire K T_a=393 Temperatura del combustible T_comb=T_1+273 Poder calorífico real considerando la cantidad de combustible no quemado PCI=(P_ci-(c_2/100)*PC_c) Entalpía del aire a T_a h_a=Enthalpy(Air;T=T_a)-Enthalpy(Air;T=273) Calor especifico del carbón kJ/kgK c_c=c_('Coal-anthracite'; T_comb) Entalpía del combustible h_comb=c_c*T_comb 95 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Energía de los reactivos: E_reactivos=(R_AireComb/MolarMass(Air))*h_a+h_comb+PCI Energía de los productos para T=900 C Para CO2 h_CO2=(ENTHALPY(CO2;T=T)-ENTHALPY(CO2;T=273)) E_CO2=d_CO2*h_CO2 Para CO h_CO=(ENTHALPY(CO;T=T)-ENTHALPY(CO;T=273)) E_CO=d_CO*h_CO Para N2 h_N2=(ENTHALPY(N2;T=T)-ENTHALPY(N2;T=273)) E_N2=d_N2*h_N2 Para O2 h_O2=(ENTHALPY(O2;T=T)-ENTHALPY(O2;T=273)) E_O2=d_O2*h_O2 Para NO h_NO=(ENTHALPY(NO;T=T)-ENTHALPY(NO;T=273)) E_NO=d_NO*h_NO Para H2O h_H2O=(ENTHALPY(H2O;T=T)-ENTHALPY(H2O;T=273)) E_H2O=d_H2O*h_H2O Para la energía latente en CO E_reacCO=d_CO*10640*MolarMass(CO) Energía total de los productos: E_productos=E_CO2+E_CO+E_N2+E_O2+E_NO+E_H2O+E_reacCO Energía útil entregada en el hogar q_900=E_reactivos-E_productos 96 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Energía de los productos para T_s=160°c (temperatura de salida de la unidad recuperadora de calor HRA) q_160=E_reactivos-E_productos2 Temperatura de salida de los gases de escape: T_s=433 Para CO2 h2_CO2=(ENTHALPY(CO2;T=T_s)-ENTHALPY(CO2;T=273)) E2_CO2=d_CO2*h2_CO2 Para CO h2_CO=(ENTHALPY(CO;T=T_s)-ENTHALPY(CO;T=273)) E2_CO=d_CO*h2_CO Para N2 h2_N2=(ENTHALPY(N2;T=T_s)-ENTHALPY(N2;T=273)) E2_N2=d_N2*h2_N2 Para O2 h2_O2=(ENTHALPY(O2;T=T_s)-ENTHALPY(O2;T=273)) E2_O2=d_O2*h2_O2 Para NO h2_NO=(ENTHALPY(NO;T=T_s)-ENTHALPY(NO;T=273)) E2_NO=d_NO*h2_NO Para H2O h2_H2O=(ENTHALPY(H2O;T=T_s)-ENTHALPY(H2O;T=273)) E2_H2O=d_H2O*h2_H2O Para la energía latente en CO E2_reacCO=d_CO*10640*MolarMass(CO Energía útil entregada durante el proceso E_productos2=E2_CO2+E2_CO+E2_N2+E2_O2+E2_NO+E2_H2O+E2_reacCO Rendimiento de la caldera: Ren_caldera=(q_160/E_reactivos)*100 97 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Rendimiento de combustión: Ren_combustion=((P_ci-(c_2*PC_c/100))/P_ci)*100 Solución al sistema de ecuaciones planteado: a_1 = 0,06778 [kmol] a_2 = 0,01355 [kmol] a_3 = 0,001069 [kmol] a_4 = 0,0003375 [kmol] a_5 = 0,005572 [kmol] a_6 = 0,0005107 [kmol] a_7 = 0,003537 [kmol] a_agua = 10,03 a_azufre = 3,42 a_carbon = 81,33 a_hidrogeno = 2,71 a_nitrogeno = 1,43 a_oxigeno = 1,08 a_stoic = 0,07528 [kmol] b = 0,08657 [kmol/kgc] b_1 = 0,001069 [kmol] b_2 = 0,001069 [kmol] b_3 = 0,01075 [kmol] b_Ca = 0,002138 [kmol] b_CaCO3 = 0,002138 [kmol] b_CaO = 0,001069 [kmol] b_CaSO4 = 0,001069 [kmol] b_CO2 = 0,001069 [kmol] b_O2 = 0,01075 [kmol] c = 0,06777 [kmol] c_1 = 81,33 c_2 = 0 [%] c_c = 1,26 [kJ/kg·K] C_comb = 24,7 [ton/hr] d = 3,931E-09 [kmol] DELTAG|o_1 = 180623 DELTAG|o_2 = 151467 d_CaO = 0,001069 [kmol] d_CaSO4 = 0,001069 [kmol] d_CO = 3,931E-09 [kmol] d_CO2 = 0,06884 [kmol] d_H2O = 0,02266 [kmol] d_N2 = 0,326 [kmol] d_NO = 0,0000251 [kmol] d_O2 = 0,01075 [kmol] d_SO2 = 0,001069 [kmol] e = 0,01355 [kmol] E2_CO = 0,00001837 [kJ/kg] E2_CO2 = 433,1 [kJ/kg] E2_H2O = 123,1 [kJ/kg] E2_N2 = 1522 [kJ/kg] E2_NO = 0,1201 [kJ/kg] E2_O2 = 51,2 [kJ/kg] E2_reacCO = 0,001172 [kJ/kg] e_aire = 15 [%] E_CO = 0,0001111 [kJ/kg] E_CO2 = 3016 [kJ/kg] E_H2O = 775 [kJ/kg] E_N2 = 9119 [kJ/kg] E_NO = 0,7265 [kJ/kg] E_O2 = 317,3 [kJ/kg] E_productos = 13228 [kJ/kg] E_productos2 = 2129 [kJ/kg] E_reacCO = 0,001172 [kJ/kg] E_reactivos = 37420 [kJ/kg] f = 0,326 [kmol] g = 0,01128 [kmol] g|o_CO = -364308 [kJ/kmol] g|o_CO2 = -676622 [kJ/kmol] g|o_N2 = -246538 [kJ/kmol] g|o_NO = -179227 [kJ/kmol] g|o_O2 = -263382 [kJ/kmol] h2_CO = 4672 h2_CO2 = 6291 h2_H2O = 5434 h2_N2 = 4668 h2_NO = 4787 h2_O2 = 4765 h_a = 3501 [kJ/kmol] h_CO = 28257 [kJ/kmol] h_CO2 = 43807 [kJ/kmol] h_comb = 356,6 [kJ/kg] h_H2O = 34203 [kJ/kmol] h_N2 = 27970 [kJ/kmol] h_NO = 28948 [kJ/kmol] h_O2 = 29528 [kJ/kmol] i = 0,0000251 [kmol] j = 0,001069 [kmol] K_1 = 9,045E-09 K_2 = 1,798E-07 N2_aire = 0,2831 [kmol] n_total = 0,4283 [kmol] O2_aire = 0,07528 [kmol] P = 1 [bar] PCI = 35618 [kJ/kg] PC_c = 34053 [kJ/kg] P_atm = 101 [kpa] 98 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título P_ci = 35618 [kJ/kg] P_ref = 1 [bar] P_sat = 1,228 [kpa] P_vap = 0,8595 [kpa] q_160 = 35290 [kJ/kg] q_900 = 24192 [kJ/kg] R = 8,314 [kJ/kmol·K] Ren_caldera = 94,31 [%] Ren_combustion = 100 R_aire = 70 [%] R_AireComb = 11,96 [kg_aire/kg_comb] R_CaS = 2 T = 1173 [K] T_1 = 10 [C] T_a = 393 [K] T_comb = 283 [K] T_s = 433 [K] w_total = 0,02266 [kmol] y_CO = 9,179E-09 y_CO2 = 0,1607 y_H2O = 0,05291 y_N2 = 0,7612 y_NO = 0,0000586 y_O2 = 0,02509 y_SO2 = 0,002495 99 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C “Informes diarios de operación de la caldera de lecho fluidizado circulante.” 100 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.1.a: Informe diario de operación de la caldera, Septiembre de 2004. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Sep 02-Sep 03-Sep 04-Sep 05-Sep 06-Sep 07-Sep 08-Sep 09-Sep 10-Sep 11-Sep 12-Sep 13-Sep 14-Sep 15-Sep 16-Sep 17-Sep 18-Sep 19-Sep 20-Sep 21-Sep 22-Sep 23-Sep 24-Sep 25-Sep 26-Sep 27-Sep 28-Sep 29-Sep 30-Sep Total Prom Consumo comb Ton/dia 608 606 609 601 606 611 611 609 611 621 613 599 607 600 592 591 594 606 600 585 586 587 581 575 568 634 503 567 556 552 17.789 593 HHV btu/lb 15.258 15.258 15.258 15.258 15.258 15.706 15.706 15.706 15.706 15.706 15.706 15.706 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.371 15.430 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening P S [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,55 86,63 12,20 15,80 780 1,55 86,63 12,20 15,80 750 1,55 86,63 12,20 15,80 710 1,55 86,63 13,00 15,00 750 1,55 86,63 11,80 17,40 885 1,49 86,15 13,40 15,00 770 1,49 86,15 11,20 10,80 755 1,49 86,15 12,20 12,00 1.030 1,49 86,15 11,75 12,00 825 1,49 86,15 10,90 15,00 815 1,49 86,15 12,20 15,50 865 1,49 86,15 11,20 13,60 780 1,49 87,17 11,20 14,80 870 1,49 87,17 9,60 15,00 810 1,49 87,17 9,70 10,00 780 1,49 87,17 10,85 13,00 755 1,49 87,17 10,60 13,60 650 1,49 87,17 11,80 13,70 590 1,49 87,17 11,30 0,00 570 1,49 87,17 9,40 0,00 540 1,49 87,17 11,30 13,40 750 1,49 87,17 11,90 13,40 590 1,49 87,17 11,90 18,60 700 1,49 87,17 11,90 18,60 705 1,49 87,17 11,90 12,40 710 1,49 87,17 11,90 11,80 675 1,49 87,17 11,90 11,80 625 1,49 87,17 9,60 12,00 870 1,49 87,17 10,15 10,00 870 1,49 87,17 9,10 12,40 875 1,50 86,84 11,34 12,94 755,00 Total MMBTU Fuel fire 20.452 20.584 20.485 20.216 20.384 21.156 21.156 21.087 21.156 21.502 21.225 20.741 20.569 20.332 20.061 20.027 20.129 20.535 20.332 19.824 19.858 19.892 19.688 19.485 19.248 21.484 17.045 19.214 18.841 18.706 605.414 20.180 Limestone to Boiler ton 42 43 42 43 42 43 42 43 43 42 35 43 41 41 42 43 40 39 43 39 34 34 34 43 36 34 34 33 34 36 1.183 39 101 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5855 5810 5820 5819 5815 5774 5758 5818 5795 5833 5653 5809 5815 5790 5759 5769 5752 5768 5770 5603 5641 5644 5636 5543 5557 5525 5499 5490 5454 5441 171.015 5.701 Temp °C 434 420 419 421 416 414 413 415 415 415 410 415 415 415 420 403 406 413 405 405 412 420 419 419 416 405 405 404 402 406 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.1.b: Informe diario de operación de la caldera, Septiembre de 2004. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Sep 02-Sep 03-Sep 04-Sep 05-Sep 06-Sep 07-Sep 08-Sep 09-Sep 10-Sep 11-Sep 12-Sep 13-Sep 14-Sep 15-Sep 16-Sep 17-Sep 18-Sep 19-Sep 20-Sep 21-Sep 22-Sep 23-Sep 24-Sep 25-Sep 26-Sep 27-Sep 28-Sep 29-Sep 30-Sep Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 12,64 11,40 11,40 12,00 15,00 13,63 14,55 17,26 14,05 12,30 12,19 12,20 11,70 21,78 23,10 6,15 7,12 6,40 8,07 14,15 12,82 14,95 16,03 12,02 12,25 15,50 19,50 23,46 25,66 25,53 [%] 3,50 3,40 3,26 3,22 3,21 3,29 3,31 3,27 3,30 3,20 3,14 3,12 3,10 3,20 3,14 3,11 3,08 3,10 3,11 3,14 3,10 3,07 3,01 3,10 3,00 3,00 3,10 3,11 3,06 3,06 [ppm] 148,00 119,89 94,20 112,00 103,00 114,00 106,00 97,00 96,00 94,00 90,00 86,00 87,81 98,70 23,10 66,00 71,00 60,00 86,00 146,00 66,00 103,00 107,95 118,00 112,00 124,00 151,00 145,00 101,00 92,00 [lb/MBTU] 0,21 0,17 0,13 0,16 0,15 0,16 0,15 0,14 0,14 0,13 0,13 0,12 0,13 0,14 0,03 0,1 0,1 0,09 0,13 0,21 0,1 0,15 0,16 0,17 0,16 0,18 0,22 0,21 0,14 0,13 [ppm] 133,00 158,60 161,40 176,00 167,00 176,00 183,00 197,00 178,00 174,00 188,00 202,00 211,00 210,00 153,60 122,00 112,00 182,00 168,00 75,00 227,00 201,00 180,60 146,58 101,00 99,00 73,50 53,00 118,00 113,00 1,15 1,18 1,15 1,42 1,38 1,40 1,36 1,40 1,40 1,34 1,13 1,42 1,34 1,36 1,41 1,53 1,42 1,35 1,51 1,40 1,22 1,22 1,23 1,57 1,33 1,13 1,42 1,22 1,29 1,37 3,16 100,62 0,14 154,68 [ton/day] 2,12 2,51 2,55 2,81 2,72 2,85 3,04 3,22 2,94 2,93 3,07 3,26 3,44 3,47 2,49 2,00 1,85 3,02 2,78 1,24 3,67 3,23 2,86 2,26 1,53 1,67 0,99 0,83 1,79 1,72 74,86 2,50 [lb/MBTU] 0,23 0,27 0,27 0,31 0,29 0,30 0,32 0,34 0,31 0,30 0,32 0,35 0,37 0,38 0,27 0,22 0,20 0,32 0,30 0,14 0,41 0,36 0,32 0,26 0,18 0,17 0,13 0,09 0,21 0,20 14,49 [ton/day] 1,96 1,57 1,23 1,49 1,38 1,55 1,44 1,31 1,31 1,29 1,22 1,13 1,17 1,31 0,30 0,88 0,95 0,82 1,17 1,93 0,87 1,36 1,41 1,50 1,40 1,73 1,69 1,82 1,24 1,12 39,55 1,32 0,27 1,34 Disposed ash [Ton] 45,46 115,35 42,89 0,00 0,00 73,29 115,39 131,84 116,15 27,23 0,00 0,00 92,48 126,83 101,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 75,21 135,77 87,57 19,08 0,00 0,00 43,46 101,33 58,67 56,10 1.565,13 52,17 102 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.1.c: Informe diario de operación de la caldera, Septiembre de 2004. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Sep 02-Sep 03-Sep 04-Sep 05-Sep 06-Sep 07-Sep 08-Sep 09-Sep 10-Sep 11-Sep 12-Sep 13-Sep 14-Sep 15-Sep 16-Sep 17-Sep 18-Sep 19-Sep 20-Sep 21-Sep 22-Sep 23-Sep 24-Sep 25-Sep 26-Sep 27-Sep 28-Sep 29-Sep 30-Sep Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N denso de aire aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 267,40 263,10 262,20 262,70 261,80 262,50 257,20 258,80 259,00 257,60 258,50 257,60 259,20 258,80 255,20 251,10 247,10 249,90 243,80 244,60 244,90 247,00 244,20 248,50 246,80 247,10 250,70 244,90 251,70 248,60 °C 128 128 124 120 121 120 118 120 118 125 121 127 126 122 126 122 122 120 128 124 126 119 126 127 127 124 127 120 119 121 [ton/h] 113,40 105,80 108,50 106,40 105,70 105,90 105,20 107,50 104,60 106,60 104,10 104,60 103,00 101,40 102,30 107,20 106,60 105,60 106,00 100,40 99,80 94,20 93,60 93,90 91,80 92,80 87,70 84,60 88,20 82,20 °C 123 126 124 120 119 117 115 115 115 120 117 122 122 117 122 118 116 113 120 118 121 117 124 125 126 123 129 121 120 125 [ton/h] 392,25 380,62 382,52 380,87 379,35 380,24 374,68 378,09 375,31 376,07 374,17 375,56 376,07 368,35 371,26 372,15 367,59 369,11 363,42 359,00 358,36 355,83 352,29 357,23 353,31 354,70 352,93 345,09 351,41 344,96 "H2O 26,00 26,00 23,10 22,30 20,10 20,30 22,10 23,00 21,20 20,90 23,90 21,10 22,60 22,50 21,90 51,30 20,30 22,10 22,60 21,30 21,60 23,00 23,80 20,60 22,80 21,20 17,50 17,60 21,20 25,00 "H2O 4,10 4,60 4,80 4,60 4,30 4,20 4,20 4,30 4,40 4,70 4,40 4,50 4,60 4,10 4,80 4,50 4,40 4,00 3,80 4,30 3,80 4,20 4,00 4,50 4,20 3,80 4,00 3,90 3,80 3,30 "H2O 4,30 4,60 5,10 5,40 5,20 4,50 4,70 4,90 5,00 4,90 4,90 5,20 4,90 4,50 4,80 4,70 5,00 4,40 4,40 4,60 4,40 4,70 4,20 4,60 4,40 4,70 4,40 4,20 3,90 3,70 % 15,31 15,32 15,32 15,32 15,32 15,31 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,32 15,26 15,32 °C 932 928 927 926 923 927 929 921 921 922 924 930 932 926 919 915 921 925 931 914 929 929 926 917 918 922 918 926 920 928 °C 911 905 899 900 898 902 901 896 894 901 901 906 906 901 901 892 900 903 906 896 905 903 900 899 893 894 892 896 893 890 °C 915 913 915 914 906 908 913 907 910 914 912 913 916 913 910 907 911 914 916 906 913 914 912 908 909 913 916 910 904 914 °C 163 161 159 152 151 153 151 152 151 160 152 161 161 153 159 152 152 152 166 157 161 150 160 161 160 156 163 149 149 152 °C 151 153 147 143 143 143 143 144 142 150 146 150 151 143 150 144 143 142 155 147 150 140 150 151 150 149 153 141 141 144 253,75 123,20 100,65 120,33 367,43 22,96 4,24 4,64 15,32 924,20 899,47 911,53 155,97 146,63 103 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.2.a: Informe diario de operación de la caldera, Octubre de 2004. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Oct 02-Oct 03-Oct 04-Oct 05-Oct 06-Oct 07-Oct 08-Oct 09-Oct 10-Oct 11-Oct 12-Oct 13-Oct 14-Oct 15-Oct 16-Oct 17-Oct 18-Oct 19-Oct 20-Oct 21-Oct 22-Oct 23-Oct 24-Oct 25-Oct 26-Oct 27-Oct 28-Oct 29-Oct 30-Oct 31-Oct Total Prom Consumo comb Ton/dia 546 539 513 0 0 0 0 0 0 0 24 414 566 584 586 584 580 589 595 613 619 629 625 600 597 597 599 616 631 628 640 12.874 436 HHV btu/lb 15.277 15.277 15.277 15.277 15.277 15.277 15.277 15.277 15.277 15.277 15.430 15.430 15.430 15.430 15.430 15.430 15.430 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.901 15.593 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening S P [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,87 86,83 9,45 12,00 810 1,87 86,83 9,30 12,00 840 1,87 86,83 9,80 12,00 810 1,87 86,83 9,80 0,00 0 1,87 86,83 9,80 0,00 0 1,87 86,83 9,80 0,00 0 1,87 86,83 9,80 0,00 0 1,87 86,83 9,80 0,00 0 1,87 86,83 9,80 0,00 0 1,87 86,83 10,00 0,00 0 2,10 86,83 10,00 0,00 0 2,10 86,83 10,00 0,00 0 2,10 86,83 9,50 0,00 580 2,10 86,83 10,00 0,00 800 2,10 86,83 12,60 0,00 800 2,10 86,83 12,60 14,20 600 2,10 86,83 12,60 14,20 700 2,03 86,18 12,60 11,20 700 2,03 86,18 12,60 16,80 710 2,03 86,18 12,60 16,80 625 2,03 86,18 12,60 16,80 710 2,03 86,18 9,90 12,00 725 2,03 86,18 9,15 15,00 775 2,03 86,18 9,00 15,00 805 2,03 86,18 10,30 12,60 665 2,03 86,18 10,30 12,60 700 2,03 86,18 8,60 10,00 820 2,03 86,18 9,30 14,00 700 2,03 86,18 10,50 14,00 650 2,03 86,18 11,20 14,50 660 2,03 86,18 10,00 10,50 650 1,99 86,54 10,43 8,26 510,81 Total MMBTU Fuel fire 18.389 18.153 17.278 0 0 0 0 0 0 0 817 14.083 19.254 19.866 19.934 19.866 19.730 20.648 20.858 21.489 21.699 22.050 21.910 21.033 20.928 20.928 20.998 21.594 22.120 22.015 22.435 468.075 15.099 Limestone to Boiler ton 36 34 31 0 0 0 0 0 0 0 0 40 43 42 43 44 51 51 51 51 51 48 46 50 52 51 50 50 48 43 42 1.048 34 104 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5391 5372 5043 25 0 0 0 0 0 0 220 3960 5658 5760 5732 5754 5716 5813 5879 5934 5949 6029 6044 5959 5894 5844 5822 6036 6099 6134 6166 132.233 4.266 Temp °C 400 401 400 0 0 0 0 0 0 0 0 440 440 40 40 438 436 435 436 436 433 434 439 440 467 469 457 450 450 450 450 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.2.b: Informe diario de operación de la caldera, Octubre de 2004. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Oct 02-Oct 03-Oct 04-Oct 05-Oct 06-Oct 07-Oct 08-Oct 09-Oct 10-Oct 11-Oct 12-Oct 13-Oct 14-Oct 15-Oct 16-Oct 17-Oct 18-Oct 19-Oct 20-Oct 21-Oct 22-Oct 23-Oct 24-Oct 25-Oct 26-Oct 27-Oct 28-Oct 29-Oct 30-Oct 31-Oct Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 22,76 15,46 12,93 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 12,00 11,70 5,39 4,08 5,04 4,90 5,70 8,10 8,80 8,65 7,02 9,60 9,68 14,43 12,00 9,92 9,55 11,60 12,40 12,80 10,50 [%] 3,06 3,14 3,64 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 21,00 15,49 5,23 4,09 3,83 3,71 3,80 3,80 3,70 3,40 3,30 3,40 3,48 3,40 3,46 3,42 3,53 3,48 3,25 3,27 3,25 3,12 [ppm] 99,00 83,00 88,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 11,08 135,00 137,00 116,00 123,00 138,28 135,60 136,40 130,00 125,00 122,00 121,00 125,00 124,00 117,00 132,00 131,00 119,00 106,00 96,00 85,00 [lb/MBTU] 0,14 0,12 0,13 0 0 0 0 0 0 0 0,06 0,22 0,21 0,17 0,18 0,21 0,2 0,2 0,18 0,17 0,17 0,17 0,18 0,18 0,17 0,19 0,19 0,17 0,15 0,14 0,12 [ppm] 78,00 169,00 260,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 63,89 218,00 186,00 189,00 189,00 196,57 188,40 167,50 154,00 165,00 161,00 172,00 225,00 188,00 201,00 163,00 141,00 144,00 143,00 144,00 172,00 1,30 1,24 1,19 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,62 1,27 1,21 1,23 1,26 1,47 1,45 1,44 1,40 1,38 1,14 1,10 1,24 1,30 1,28 1,25 1,21 1,18 1,06 1,01 7,88 88,24 0,13 131,56 [ton/day] 1,18 2,54 3,81 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,14 2,79 3,05 3,13 3,03 3,16 3,01 2,70 2,46 2,70 2,68 3,04 3,97 3,20 3,35 2,73 2,41 2,48 2,57 2,55 3,12 65,80 2,12 [lb/MBTU] 0,14 0,31 0,49 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,37 0,44 0,35 0,35 0,34 0,35 0,34 0,29 0,26 0,28 0,27 0,30 0,40 0,34 0,35 0,29 0,25 0,25 0,26 0,26 0,31 7,90 [ton/day] 1,20 1,00 1,04 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 1,41 1,81 1,56 1,64 1,85 1,80 1,83 1,73 1,70 1,69 1,73 1,76 1,69 1,58 1,79 1,78 1,64 1,54 1,39 1,24 36,42 1,17 0,24 0,94 Disposed ash [Ton] 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 96,05 61,53 0,00 97,20 96,70 84,00 89,90 51,04 0,00 0,00 48,73 114,12 104,89 99,89 59,81 0,00 0,00 1.003,86 32,38 105 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.2.c: Informe diario de operación de la caldera, Octubre de 2004. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Oct 02-Oct 03-Oct 04-Oct 05-Oct 06-Oct 07-Oct 08-Oct 09-Oct 10-Oct 11-Oct 12-Oct 13-Oct 14-Oct 15-Oct 16-Oct 17-Oct 18-Oct 19-Oct 20-Oct 21-Oct 22-Oct 23-Oct 24-Oct 25-Oct 26-Oct 27-Oct 28-Oct 29-Oct 30-Oct 31-Oct Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N de aire denso aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 254,50 251,90 255,30 x x x x x x x 214,80 271,20 279,90 272,00 269,00 268,00 269,20 270,00 x 269,20 272,90 276,60 275,70 283,40 281,10 278,10 269,90 269,90 266,50 268,00 273,70 °C 119 120 44 x x x x x x x 115 120 123 124 126 122 124 120 x 125 121 117 118 116 119 117 119 123 119 118 120 [ton/h] 82,40 80,00 114,00 x x x x x x x 47,30 108,60 105,40 105,10 113,60 106,50 106,90 102,90 x 102,20 109,90 110,20 101,80 100,50 97,90 102,70 115,20 115,60 116,50 117,50 116,60 °C 124 126 38 x x x x x x x 139 124 127 130 126 124 126 123 x 128 121 119 123 126 127 122 117 120 116 117 119 [ton/h] 348,63 343,82 387,07 x x x x x x x 276,04 393,39 389,47 391,62 396,05 387,95 389,34 387,83 x 385,80 396,55 398,95 389,85 395,92 391,49 391,87 395,54 397,31 395,03 397,18 402,12 "H2O 23,60 24,80 0,50 x x x x x x x 23,40 20,90 20,60 21,50 26,00 26,90 26,00 25,50 x 24,70 25,30 23,80 25,10 23,20 25,40 24,50 24,30 24,00 24,40 23,70 25,30 "H2O 3,60 2,80 0,10 x x x x x x x 0,30 2,80 3,50 4,00 3,20 3,20 3,40 4,30 x 4,40 4,70 4,30 4,40 4,40 4,20 4,20 5,00 5,20 5,50 5,60 5,70 "H2O 4,40 3,00 0,10 x x x x x x x 0,90 3,70 3,80 4,10 4,60 3,50 3,70 5,00 x 4,70 4,90 5,00 5,10 4,90 4,70 4,60 5,40 5,50 6,30 5,90 6,20 % 15,32 15,32 15,25 x x x x x x x 15,02 14,97 15,14 15,31 15,32 15,32 15,32 15,32 xx 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,32 15,32 15,31 15,31 15,32 15,33 15,31 °C 926 930 45 x x x x x x x 930 928 917 918 925 922 921 919 x 923 917 924 927 926 923 918 921 917 914 909 915 °C 889 891 48 x x x x x x x 833 933 920 919 929 924 925 926 x 931 925 929 927 928 922 920 927 922 920 919 923 °C 908 910 50 x x x x x x x 794 905 887 890 901 899 900 900 x 905 898 906 908 909 905 901 901 898 898 897 902 °C 148 150 48 x x x x x x x 153 168 170 169 171 164 168 161 x 167 161 158 157 155 157 156 157 164 157 157 157 °C 142 143 47 x x x x x x x 141 157 160 159 161 154 159 153 x 157 155 151 151 148 150 149 147 153 150 150 151 267,86 116,91 103,45 120,09 383,86 23,19 3,86 4,35 15,28 883,26 879,57 859,65 155,35 147,30 106 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.3.a: Informe diario de operación de la caldera, Noviembre de 2004. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Nov 02-Nov 03-Nov 04-Nov 05-Nov 06-Nov 07-Nov 08-Nov 09-Nov 10-Nov 11-Nov 12-Nov 13-Nov 14-Nov 15-Nov 16-Nov 17-Nov 18-Nov 19-Nov 20-Nov 21-Nov 22-Nov 23-Nov 24-Nov 25-Nov 26-Nov 27-Nov 28-Nov 29-Nov 30-Nov Total Prom Consumo comb Ton/dia 629 625 627 636 612 606 598 614 604 618 604 602 618 613 605 604 602 598 590 602 608 607 599 616 605 593 578 570 561 564 18.108 604 HHV btu/lb 15.840 15.840 15.840 15.840 15.840 15.840 15.840 16.267 16.267 16.267 16.267 16.267 16.267 16.267 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.057 16.055 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening P S [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,77 86,15 11,00 15,00 540 1,77 86,15 11,90 12,40 570 1,77 86,15 11,90 12,00 625 1,77 86,15 10,70 11,76 540 1,77 86,15 10,90 11,00 540 1,77 86,15 13,00 13,88 500 1,77 86,15 12,60 14,36 600 1,75 86,62 10,90 13,00 540 1,75 86,62 10,90 13,00 580 1,75 86,62 10,90 13,00 550 1,75 86,62 10,90 13,00 585 1,75 86,62 10,90 13,40 550 1,75 86,62 10,90 13,40 585 1,75 86,62 10,90 15,20 575 1,55 86,34 10,20 15,20 585 1,55 86,34 11,20 13,40 645 1,55 86,34 10,90 13,40 555 1,55 86,34 10,10 11,40 560 1,55 86,34 9,85 12,06 625 1,55 86,34 10,80 12,06 595 1,55 86,34 11,00 15,36 630 1,55 86,34 9,30 14,00 690 1,55 86,34 11,50 15,00 650 1,55 86,34 11,00 14,60 670 1,55 86,34 8,70 15,20 850 1,55 86,34 8,50 14,00 1.150 1,55 86,34 8,70 14,00 1.100 1,55 86,34 7,50 14,00 1.075 1,55 86,34 8,40 14,00 620 1,55 86,34 10,50 15,48 715 1,65 86,36 10,55 13,59 653,17 Total MMBTU Fuel fire 21.965 21.826 21.895 22.210 21.372 21.162 20.883 22.019 21.661 22.163 21.661 21.589 22.163 21.984 21.417 21.381 21.310 21.169 20.886 21.310 21.523 21.487 21.204 21.806 21.417 20.992 20.461 20.178 19.859 19.965 640.918 21.364 Limestone to Boiler ton 48 43 43 42 43 45 51 51 51 45 42 51 50 46 45 51 51 46 49 45 51 51 51 51 51 51 51 51 51 58 1.455 49 107 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 6181 6122 6137 6196 6074 5915 5837 5830 5896 5931 5881 5897 5918 5962 5988 5897 5827 5798 5922 5823 5839 5852 5871 5905 5981 5988 5803 5665 5631 5660 177.227 5.908 Temp °C 450 450 450 450 450 450 450 450 450 449 449 450 450 450 451 450 464 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.3.b: Informe diario de operación de la caldera, Noviembre de 2004. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Nov 02-Nov 03-Nov 04-Nov 05-Nov 06-Nov 07-Nov 08-Nov 09-Nov 10-Nov 11-Nov 12-Nov 13-Nov 14-Nov 15-Nov 16-Nov 17-Nov 18-Nov 19-Nov 20-Nov 21-Nov 22-Nov 23-Nov 24-Nov 25-Nov 26-Nov 27-Nov 28-Nov 29-Nov 30-Nov Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 20,00 22,00 16,26 17,56 13,91 16,52 17,38 16,57 18,01 15,90 14,01 14,00 16,70 16,00 15,00 14,76 14,54 13,70 12,12 12,17 13,90 14,10 14,50 13,20 12,50 13,50 13,69 14,50 21,72 12,24 [%] 3,04 3,20 3,19 3,16 3,35 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,49 3,50 3,50 3,51 3,50 3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,51 3,78 3,75 3,69 [ppm] 81,00 74,00 88,00 102,00 92,00 94,00 88,00 88,00 86,05 77,90 81,50 81,00 75,80 77,00 102,00 112,00 122,00 120,00 137,00 133,00 144,00 106,00 109,00 120,00 133,00 150,00 186,00 178,00 178,00 151,00 [lb/MBTU] 0,12 0,11 0,13 0,15 0,13 0,13 0,12 0,12 0,12 0,11 0,11 0,11 0,1 0,1 0,15 0,16 0,18 0,18 0,2 0,2 0,23 0,16 0,16 0,18 0,2 0,22 0,27 0,27 0,27 0,23 [ppm] 178,00 140,00 149,00 139,00 140,00 129,00 143,00 135,00 138,00 120,80 151,00 128,00 134,30 128,00 160,00 170,00 142,00 131,00 138,00 136,00 104,50 122,00 105,00 110,00 127,00 118,00 117,00 97,00 81,00 95,00 1,18 1,06 1,06 1,02 0,97 1,03 1,18 1,15 1,17 1,01 0,96 1,18 1,12 1,04 1,32 1,50 1,50 1,38 1,49 1,34 1,41 1,51 1,53 1,48 1,51 1,54 1,79 1,81 1,84 2,08 3,42 112,24 0,16 130,22 [ton/day] 3,13 2,44 2,60 2,49 2,32 2,07 2,28 2,25 2,26 2,03 2,48 2,09 2,25 2,13 2,77 2,91 2,44 2,32 2,42 2,41 1,99 2,20 1,82 1,98 2,30 2,07 2,01 1,69 1,37 1,58 67,10 2,24 [lb/MBTU] 0,31 0,24 0,26 0,25 0,24 0,22 0,24 0,23 0,23 0,20 0,25 0,21 0,22 0,21 0,29 0,30 0,25 0,24 0,26 0,25 0,20 0,23 0,19 0,20 0,24 0,22 0,22 0,18 0,15 0,17 15,37 [ton/day] 1,16 1,06 1,27 1,49 1,24 1,26 1,17 1,20 1,15 1,07 1,09 1,08 1,04 1,05 1,43 1,57 1,71 1,72 1,94 1,92 2,24 1,53 1,55 1,76 1,92 2,09 2,54 2,44 2,40 2,04 47,13 1,57 0,23 1,34 Disposed ash [Ton] 0,00 52,97 110,86 101,13 0,00 0,00 0,00 49,92 100,51 108,40 99,87 20,55 0,00 0,00 77,66 108,34 101,53 100,66 57,76 0,00 0,00 0,00 95,20 121,02 128,04 63,71 0,00 0,00 0,00 74,60 1.572,73 52,42 108 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.3.c: Informe diario de operación de la caldera, Noviembre de 2004. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Nov 02-Nov 03-Nov 04-Nov 05-Nov 06-Nov 07-Nov 08-Nov 09-Nov 10-Nov 11-Nov 12-Nov 13-Nov 14-Nov 15-Nov 16-Nov 17-Nov 18-Nov 19-Nov 20-Nov 21-Nov 22-Nov 23-Nov 24-Nov 25-Nov 26-Nov 27-Nov 28-Nov 29-Nov 30-Nov Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N denso de aire aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 270,30 272,40 270,40 270,80 269,90 267,40 272,40 270,70 271,10 271,90 271,40 269,60 272,90 269,70 269,60 270,10 267,80 270,20 269,70 268,10 269,30 273,40 272,40 272,40 269,90 268,10 271,80 271,60 270,70 268,60 °C 124 119 122 122 121 122 122 123 120 120 123 123 119 123 118 119 119 120 120 121 124 125 126 126 126 124 122 124 124 124 [ton/h] 113,10 115,90 117,20 116,50 113,10 108,40 104,30 110,80 114,70 111,20 108,10 109,70 113,60 116,20 108,90 107,80 110,20 113,10 106,50 112,90 106,70 108,80 109,50 116,90 116,50 107,00 102,60 103,20 103,20 103,40 °C 123 117 119 119 120 123 126 123 116 118 126 122 117 120 118 119 119 118 121 118 123 124 124 122 120 124 124 126 126 128 [ton/h] 395,54 400,47 399,84 399,33 394,78 388,21 388,96 392,38 396,30 394,02 390,23 390,10 397,44 396,68 389,60 388,84 388,59 394,15 387,07 391,62 387,07 392,63 392,51 399,84 397,31 385,93 385,04 385,68 385,04 382,90 "H2O 24,10 24,90 25,00 24,70 25,70 25,70 25,50 26,00 25,20 24,50 26,40 25,80 25,10 24,00 26,10 26,20 26,10 25,40 25,30 26,80 28,00 25,00 24,50 26,00 26,90 27,20 25,50 28,30 26,80 27,40 "H2O 5,90 5,70 5,90 5,40 5,00 4,60 4,80 4,90 5,20 5,00 4,60 4,70 5,10 4,90 4,20 3,90 4,10 3,80 4,00 3,70 3,70 4,30 4,20 4,50 4,00 3,70 3,60 3,10 3,40 3,60 "H2O 6,50 6,30 6,30 5,95 5,50 4,90 5,20 5,30 5,70 5,40 4,80 5,00 5,40 5,20 4,70 4,20 4,30 4,10 4,50 4,10 4,20 4,70 4,50 4,90 4,30 4,30 3,80 3,40 3,70 4,00 % 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,3 15,31 15,33 15,33 15,33 15,33 15,31 15,3 15,3 15,3 15,3 15,3 15,3 15,3 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 °C 911 908 913 913 911 913 910 909 904 908 915 904 906 914 918 922 920 925 922 925 924 923 919 925 931 933 926 929 930 927 °C 918 915 920 920 917 915 913 913 913 912 915 908 912 919 916 920 917 922 918 921 921 921 917 924 927 928 918 918 921 920 °C 900 899 901 902 900 900 897 897 897 900 909 902 903 907 908 912 911 916 910 910 914 917 911 911 916 900 895 898 906 910 °C 162 157 162 163 162 161 160 162 159 157 161 161 157 162 155 155 156 157 156 158 163 163 165 165 165 161 159 162 160 160 °C 154 151 153 153 153 152 153 154 152 148 154 152 150 153 145 148 149 150 149 150 154 154 156 156 155 154 152 153 153 153 270,49 122,17 110,33 121,43 391,94 25,80 4,45 4,84 15,31 917,93 917,97 905,30 160,20 152,10 109 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.4.a: Informe diario de operación de la caldera, Diciembre de 2004. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Dic 02-Dic 03-Dic 04-Dic 05-Dic 06-Dic 07-Dic 08-Dic 09-Dic 10-Dic 11-Dic 12-Dic 13-Dic 14-Dic 15-Dic 16-Dic 17-Dic 18-Dic 19-Dic 20-Dic 21-Dic 22-Dic 23-Dic 24-Dic 25-Dic 26-Dic 27-Dic 28-Dic 29-Dic 30-Dic 31-Dic Total Prom Consumo comb Ton/dia 573 582 581 592 618 620 613 607 620 606 593 584 562 551 547 536 562 614 620 635 628 617 216 0 0 9 367 534 541 536 566 15.830 511 HHV btu/lb 16.156 16.156 16.156 16.156 16.156 15.558 15.558 15.558 15.558 15.558 15.558 15.558 16.096 16.096 16.096 16.096 16.096 16.096 16.096 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.973 15.937 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening P S [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,29 86,83 11,60 0,00 580 1,29 86,83 11,50 13,42 655 1,29 86,83 11,20 18,40 645 1,29 86,83 10,70 18,40 720 1,29 86,83 10,10 18,40 690 1,25 87,59 11,00 15,60 700 1,25 87,59 11,00 15,60 675 1,25 87,59 11,00 15,60 580 1,25 87,59 10,40 15,40 600 1,25 87,59 12,25 14,20 675 1,25 87,59 10,90 14,20 655 1,25 87,59 11,50 12,20 640 1,31 86,78 11,60 0,00 750 1,31 86,78 10,10 11,00 705 1,31 86,78 11,20 13,00 530 1,31 86,78 11,50 12,40 700 1,31 86,78 13,00 22,60 580 1,31 86,78 12,60 21,00 560 1,31 86,78 14,00 14,40 530 1,20 86,01 13,00 14,00 570 1,20 86,01 11,50 0,00 610 1,20 86,01 10,70 16,08 590 1,20 86,01 10,00 15,00 0 1,20 86,01 10,00 0,00 0 1,20 86,01 10,00 15,00 0 1,20 86,01 10,00 15,00 0 1,20 86,01 10,00 16,00 590 1,20 86,01 10,00 16,00 590 1,20 86,01 10,00 16,00 555 1,20 86,01 10,00 16,00 600 1,20 86,01 10,00 16,00 605 1,25 86,67 11,04 13,58 544,52 Total MMBTU Fuel fire 20.409 20.729 20.694 21.086 22.012 21.265 21.025 20.820 21.265 20.785 20.339 20.031 19.943 19.552 19.410 19.020 19.943 21.788 22.001 22.361 22.114 21.727 7.606 0 0 317 12.924 18.804 19.051 19.896 19.931 556.848 17.963 Limestone to Boiler ton 60 59 54 51 45 37 34 34 35 47 51 51 51 51 52 62 57 42 51 49 46 43 17 0 0 0 26 34 34 34 34 1.241 40 110 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5703 5691 5692 5814 6005 6029 5944 5810 5963 5942 5732 5619 5390 5283 5262 5162 5340 5851 5789 5854 5810 5757 2220 0 0 8 3340 5157 5206 5505 5528 152.406 4.916 Temp °C 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 454 454 478 465 455 480 465 472 465 465 477 469 465 0 0 0 482 483 478 476 475 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.4.b: Informe diario de operación de la caldera, Diciembre de 2004. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Dic 02-Dic 03-Dic 04-Dic 05-Dic 06-Dic 07-Dic 08-Dic 09-Dic 10-Dic 11-Dic 12-Dic 13-Dic 14-Dic 15-Dic 16-Dic 17-Dic 18-Dic 19-Dic 20-Dic 21-Dic 22-Dic 23-Dic 24-Dic 25-Dic 26-Dic 27-Dic 28-Dic 29-Dic 30-Dic 31-Dic Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 13,16 14,87 16,25 26,90 54,00 41,00 19,00 23,00 18,00 22,48 22,62 34,35 42,01 22,55 21,00 23,00 36,00 19,00 20,00 24,00 24,17 15,25 28,12 0,00 0,00 31,50 20,80 16,10 14,00 15,00 17,90 [%] 3,62 3,70 3,69 3,49 3,30 3,20 3,30 3,24 3,16 3,11 3,12 3,15 3,20 3,34 3,30 3,50 3,60 3,30 3,30 3,20 3,16 3,36 11,74 21,00 0,00 14,33 5,34 3,50 3,49 3,20 3,40 [ppm] 157,00 174,00 167,50 139,00 81,00 43,00 43,00 53,00 54,00 80,00 120,00 144,00 124,00 118,00 133,20 182,00 325,00 110,00 99,00 88,00 88,88 86,00 24,60 0,00 0,00 5,00 94,80 107,61 104,00 122,00 144,00 [lb/MBTU] 0,23 0,25 0,24 0,2 0,12 0,06 0,06 0,08 0,08 0,12 0,18 0,22 0,18 0,17 0,19 0,27 0,47 0,15 0,14 0,12 0,12 0,12 0,07 0 0 0,02 0,16 0,16 0,15 0,18 0,22 [ppm] 84,00 71,00 59,20 63,00 96,00 102,00 83,00 99,00 101,00 53,00 28,00 21,00 27,00 30,00 25,70 3,50 2,00 100,00 82,00 92,00 92,38 159,00 46,80 0,00 0,00 28,00 170,20 214,20 159,00 149,00 144,00 2,12 1,72 1,58 1,46 1,23 1,01 0,94 0,95 0,96 1,89 2,09 2,12 2,21 2,25 2,31 2,81 2,54 1,72 2,06 1,94 1,84 1,75 1,97 0,00 0,00 0,00 1,70 1,52 1,50 1,44 1,57 4,49 103,60 0,15 76,93 [ton/day] 1,39 1,19 0,99 1,06 1,67 1,77 1,44 1,69 1,77 0,90 0,49 0,35 0,43 0,48 0,40 0,05 0,03 1,67 1,36 1,57 1,59 2,74 0,55 0,00 0,00 0,02 2,05 3,36 2,52 2,43 2,36 38,32 1,24 [lb/MBTU] 0,15 0,13 0,11 0,11 0,17 0,18 0,15 0,18 0,18 0,10 0,05 0,04 0,05 0,05 0,05 0,01 0,00 0,17 0,14 0,16 0,16 0,28 0,16 0,00 0,00 0,14 0,35 0,43 0,29 0,27 0,26 22,45 [ton/day] 2,14 2,39 2,30 1,92 1,15 0,61 0,61 0,74 0,77 1,13 1,65 1,96 1,63 1,53 1,71 2,32 4,21 1,53 1,39 1,26 1,25 1,21 0,25 0,00 0,00 0,00 0,93 0,36 0,33 0,60 1,91 39,79 1,28 0,15 1,59 Disposed ash [Ton] 123,48 116,93 63,73 0,00 0,00 65,03 63,65 77,31 94,24 56,60 0,00 0,00 0,00 110,57 91,07 109,11 105,50 0,00 0,00 67,71 132,03 125,16 60,56 0,00 0,00 0,00 40,42 103,44 103,17 101,06 0,00 1.810,77 58,41 111 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.4.c: Informe diario de operación de la caldera, Diciembre de 2004. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Dic 02-Dic 03-Dic 04-Dic 05-Dic 06-Dic 07-Dic 08-Dic 09-Dic 10-Dic 11-Dic 12-Dic 13-Dic 14-Dic 15-Dic 16-Dic 17-Dic 18-Dic 19-Dic 20-Dic 21-Dic 22-Dic 23-Dic 24-Dic 25-Dic 26-Dic 27-Dic 28-Dic 29-Dic 30-Dic 31-Dic Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Exceso Nivel lecho Freeboar S Freeboar N flujo de de aire denso aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 268,70 273,00 272,00 268,00 269,20 270,00 269,10 269,50 269,00 251,10 242,10 236,70 223,80 225,00 212,90 214,00 250,80 250,80 237,20 236,10 236,80 235,10 236,60 x x 170,30 246,80 247,80 252,60 262,50 260,70 °C 125 124 122 123 122 123 125 124 122 121 122 127 128 126 131 128 128 128 131 131 128 127 129 x x 120 125 124 126 129 130 [ton/h] 102,10 102,30 101,50 108,30 114,10 114,20 113,70 114,90 114,00 116,00 116,60 117,50 114,60 111,70 111,20 110,90 117,00 117,00 116,10 115,90 114,90 116,10 113,90 x x 38,50 99,80 100,60 105,00 114,30 114,10 °C 126 129 126 123 119 119 121 121 119 114 113 116 115 115 117 117 121 121 120 119 118 116 122 x x 128 124 124 124 123 124 [ton/h] 383,78 388,59 386,44 388,96 394,28 395,16 393,14 394,91 393,39 379,23 368,23 368,73 353,18 347,49 340,41 341,29 385,17 385,17 374,68 373,28 373,03 372,40 371,77 x x 223,06 359,12 360,89 370,12 389,09 387,07 "H2O 29,10 28,20 18,70 19,80 20,50 18,50 20,00 15,60 13,30 13,20 12,30 10,60 13,10 15,30 16,00 21,70 18,10 18,10 16,80 19,70 19,00 22,00 24,60 x x 24,90 30,80 26,80 27,40 25,60 25,00 "H2O 3,20 3,30 4,00 4,60 6,00 5,90 5,60 5,40 5,90 4,80 3,60 3,20 2,40 2,40 2,00 1,90 3,20 3,20 3,30 3,70 3,40 3,40 3,70 x x 0,00 1,70 1,80 2,10 2,00 2,10 "H2O 3,70 3,70 4,30 5,50 6,30 6,50 6,50 6,10 6,30 5,30 4,20 3,70 2,50 2,60 2,50 2,20 3,50 3,60 3,90 4,20 3,80 3,80 4,00 x x 0,00 1,60 2,00 2,10 2,00 2,00 % 15,31 15,3 15,31 15,31 15,3 15,3 15,3 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,3 15,31 15,31 15,31 15,31 x x 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 °C 928 928 919 913 893 888 891 892 892 903 910 925 925 924 931 932 929 929 928 920 927 928 914 x x 911 927 924 927 928 931 °C 920 919 921 918 904 901 900 907 910 917 920 938 930 928 936 932 934 934 936 928 932 929 912 x x 754 912 903 920 918 921 °C 908 910 909 909 891 884 883 892 890 894 900 912 901 902 898 898 915 915 911 901 904 900 900 x x 673 884 887 902 908 912 °C 161 162 159 161 156 159 160 158 155 155 154 161 159 157 163 163 164 164 166 166 162 158 162 x x 129 159 156 158 164 165 °C 154 155 153 153 148 151 152 151 149 147 146 150 147 147 152 151 156 156 156 155 151 150 152 x x 126 152 150 152 156 157 246,83 125,83 109,20 120,48 370,42 20,16 3,37 3,74 15,31 917,83 914,97 892,86 159,17 150,86 112 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.5.a: Informe diario de operación de la caldera, Enero de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Ene 02-Ene 03-Ene 04-Ene 05-Ene 06-Ene 07-Ene 08-Ene 09-Ene 10-Ene 11-Ene 12-Ene 13-Ene 14-Ene 15-Ene 16-Ene 17-Ene 18-Ene 19-Ene 20-Ene 21-Ene 22-Ene 23-Ene 24-Ene 25-Ene 26-Ene 27-Ene 28-Ene 29-Ene 30-Ene 31-Ene Total Prom Consumo comb Ton/dia 569 564 573 580 583 574 576 595 581 586 589 578 563 578 574 481 0 0 281 498 582 596 584 598 588 615 618 617 637 633 625 16.616 536 HHV btu/lb 16.145 16.145 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.184 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 16.180 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening P S [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,34 91,05 10,00 16,00 750 1,34 91,05 10,30 12,00 533 1,27 86,87 12,40 14,00 555 1,27 86,87 8,80 11,08 535 1,27 86,87 10,40 16,84 555 1,27 86,87 11,00 14,00 580 1,27 86,87 12,80 14,00 520 1,27 86,87 11,90 16,00 520 1,27 86,87 11,90 16,00 500 1,27 86,87 12,80 15,00 530 1,27 86,87 10,90 16,00 480 1,27 86,87 10,00 14,60 570 1,27 86,87 10,40 11,60 540 1,27 86,87 10,40 11,60 525 1,27 86,87 10,70 11,60 510 1,27 86,87 8,30 11,60 510 1,11 85,48 8,00 11,60 0 1,11 85,48 8,00 11,60 0 1,11 85,48 8,50 11,60 500 1,11 85,48 8,50 11,60 525 1,11 85,48 8,50 11,60 480 1,11 85,48 8,50 11,60 498 1,11 85,48 8,50 11,60 475 1,11 85,48 8,50 11,60 535 1,11 85,48 8,50 11,60 515 1,11 85,48 11,40 15,00 580 1,11 85,48 11,20 14,40 450 1,11 85,48 16,50 22,00 450 1,11 85,48 13,50 15,26 510 1,11 85,48 11,00 15,00 850 1,11 85,48 10,90 15,00 540 1,20 86,47 10,42 13,64 503,90 Total MMBTU Fuel fire 20.253 20.075 20.444 20.694 20.801 20.480 20.551 21.229 20.730 20.908 21.015 20.623 20.087 20.623 20.480 17.162 0 0 10.023 17.764 20.760 21.260 20.832 21.331 20.974 21.937 22.044 22.009 22.722 22.579 22.294 592.684 19.119 Limestone to Boiler ton 34 34 40 42 48 51 51 50 44 43 60 59 60 62 63 39 0 0 43 54 51 51 51 56 59 55 47 47 47 54 51 1.446 47 113 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5563 5590 5597 5684 5755 5662 5560 5633 5653 5730 5706 5585 5512 5614 5628 4876 0 0 2472 4929 5685 5768 5714 5652 5866 5892 5885 5830 5891 5976 5961 160.869 5.189 Temp °C 470 476 469 452 461 474 466 462 462 460 460 460 465 465 455 455 0 0 480 465 468 468 474 474 465 465 470 468 465 470 470 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.5.b: Informe diario de operación de la caldera, Enero de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Ene 02-Ene 03-Ene 04-Ene 05-Ene 06-Ene 07-Ene 08-Ene 09-Ene 10-Ene 11-Ene 12-Ene 13-Ene 14-Ene 15-Ene 16-Ene 17-Ene 18-Ene 19-Ene 20-Ene 21-Ene 22-Ene 23-Ene 24-Ene 25-Ene 26-Ene 27-Ene 28-Ene 29-Ene 30-Ene 31-Ene Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 17,90 19,17 15,61 11,78 11,55 14,67 16,55 14,20 17,40 20,00 21,00 22,00 23,00 28,30 46,70 67,00 0,00 0,00 22,40 15,76 9,40 7,40 12,20 17,00 19,00 22,00 19,00 18,00 14,70 42,19 28,76 [%] 3,40 3,46 3,41 3,34 3,35 3,42 3,40 3,20 3,25 3,20 3,30 3,40 3,50 3,49 3,44 3,13 21,00 21,00 6,05 3,90 3,36 3,28 3,30 3,30 3,00 3,00 3,10 3,10 3,10 3,10 3,12 [ppm] 145,00 150,00 179,00 188,00 185,00 195,00 188,00 169,00 245,00 156,00 196,00 191,00 193,00 177,00 172,00 115,00 0,00 0,00 151,00 168,00 123,00 143,00 125,00 149,00 160,00 207,00 97,00 81,00 87,00 143,00 130,00 [lb/MBTU] 0,21 0,22 0,26 0,27 0,27 0,28 0,27 0,24 0,35 0,23 0,28 0,28 0,28 0,26 0,25 0,17 0 0 0,26 0,25 0,18 0,21 0,18 0,22 0,23 0,3 0,14 0,12 0,13 0,21 0,19 [ppm] 132,00 114,00 89,00 66,00 65,00 30,00 66,00 37,00 9,00 70,00 54,00 56,00 45,00 48,77 40,50 90,00 0,00 0,00 22,07 25,86 92,00 70,00 95,00 62,00 46,00 20,00 62,00 66,00 70,00 43,00 40,00 1,56 1,58 1,82 1,89 2,15 2,32 2,07 1,97 1,77 1,72 2,38 2,39 2,49 2,51 2,57 1,90 0,00 0,00 3,78 2,68 2,16 2,11 2,16 2,31 2,48 2,21 1,88 1,88 2,08 2,41 2,31 4,53 148,65 0,22 55,68 [ton/day] 2,17 1,86 1,44 1,12 1,09 0,49 1,06 0,62 0,15 1,15 0,92 0,95 0,74 0,83 0,68 1,27 0,00 0,00 0,22 0,40 1,59 1,24 1,64 1,10 0,79 0,35 1,09 1,09 1,24 0,78 0,71 28,78 0,93 [lb/MBTU] 0,24 0,20 0,16 0,12 0,12 0,05 0,11 0,06 0,02 0,12 0,10 0,10 0,08 0,09 0,07 0,16 0,00 0,00 0,05 0,05 0,17 0,13 0,17 0,11 0,08 0,03 0,11 0,11 0,12 0,08 0,07 19,83 [ton/day] 1,93 1,99 2,40 2,54 2,51 2,62 2,56 2,35 3,33 2,13 2,71 2,61 2,58 2,43 2,34 1,29 0,00 0,00 1,20 2,05 1,69 2,00 1,72 2,10 2,18 2,94 1,39 1,16 1,29 2,11 1,89 62,04 2,00 0,10 2,05 Disposed ash [Ton] 0,00 0,00 0,00 91,76 96,25 109,76 60,15 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 86,60 113,04 0,00 0,00 0,00 0,00 87,64 0,00 123,91 46,93 0,00 60,69 109,84 103,63 106,60 46,40 0,00 0,00 63,95 1.307,15 42,17 114 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.5.c: Informe diario de operación de la caldera, Enero de 2004. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Ene 02-Ene 03-Ene 04-Ene 05-Ene 06-Ene 07-Ene 08-Ene 09-Ene 10-Ene 11-Ene 12-Ene 13-Ene 14-Ene 15-Ene 16-Ene 17-Ene 18-Ene 19-Ene 20-Ene 21-Ene 22-Ene 23-Ene 24-Ene 25-Ene 26-Ene 27-Ene 28-Ene 29-Ene 30-Ene 31-Ene Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N denso de aire aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 261,00 166,20 265,90 269,80 269,60 253,30 252,90 252,60 253,90 254,40 260,00 252,70 259,00 260,40 271,20 x x x 236,60 261,20 265,50 261,20 254,00 260,70 268,20 271,50 264,60 270,00 268,40 271,00 269,90 °C 128 124 124 126 125 126 127 126 127 129 129 126 126 127 126 x x x 119 127 127 127 128 128 126 128 125 129 128 125 125 [ton/h] 114,90 117,90 118,40 118,20 120,00 120,30 119,40 119,90 117,50 115,90 119,40 119,20 120,00 115,00 115,60 x x x 92,90 109,80 116,30 117,80 117,00 115,30 118,40 116,30 115,80 116,00 117,10 116,60 114,50 °C 122 118 118 120 119 118 119 118 120 122 121 118 119 121 122 x x x 120 121 120 119 119 120 121 121 118 123 121 118 120 [ton/h] 387,95 396,17 395,16 399,21 401,99 388,96 387,45 387,57 387,07 386,69 393,52 386,06 392,88 389,47 400,85 x x x 341,80 384,29 394,78 391,87 384,03 389,09 398,20 402,24 395,16 400,35 400,60 402,37 399,08 "H2O 25,70 26,10 23,90 22,80 22,80 24,70 25,70 25,60 25,90 24,70 26,70 24,70 25,00 30,60 30,20 x x x 33,60 34,70 30,20 30,30 32,20 31,40 31,50 28,50 31,00 25,30 26,20 25,00 24,90 "H2O 2,10 2,20 2,50 2,60 2,50 2,80 2,70 2,80 3,20 3,40 2,80 2,00 2,20 2,50 4,00 x x x 1,20 2,80 3,30 3,10 2,90 3,40 4,30 4,60 5,00 5,20 4,90 5,20 5,40 "H2O 2,10 2,10 2,50 2,60 2,80 2,60 2,80 3,00 3,20 3,30 2,60 2,10 2,40 2,50 4,10 x x x 1,10 2,90 3,90 3,10 3,00 3,70 4,20 4,60 4,80 5,20 5,10 5,20 5,70 % 15,32 15,32 15,31 15,31 15,31 15,3 15,3 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 x x x 14,77 15,32 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,3 15,31 15,31 15,31 15,31 °C 926 929 924 932 928 925 922 928 929 929 932 929 932 935 926 x x x 914 922 921 923 923 922 914 909 897 892 902 898 904 °C 915 1070 1146 1200 1200 919 913 918 918 920 923 921 920 920 918 x x x 897 916 915 915 915 914 911 905 894 891 901 898 905 °C 912 909 905 916 913 901 901 908 908 904 914 911 919 916 919 x x x 881 918 919 918 915 917 909 906 887 894 891 887 886 °C 164 159 160 161 162 161 161 163 162 164 164 160 161 161 161 x x x 157 160 161 162 162 163 160 163 158 163 164 160 158 °C 156 153 154 155 155 154 154 155 154 156 156 153 152 154 154 x x x 150 152 153 153 153 154 153 155 149 156 157 151 152 258,06 126,36 116,26 119,86 391,60 27,50 3,27 3,33 15,29 920,25 946,36 906,57 161,25 153,68 115 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.6.a: Informe diario de operación de la caldera, Febrero de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Feb 02-Feb 03-Feb 04-Feb 05-Feb 06-Feb 07-Feb 08-Feb 09-Feb 10-Feb 11-Feb 12-Feb 13-Feb 14-Feb 15-Feb 16-Feb 17-Feb 18-Feb 19-Feb 20-Feb 21-Feb 22-Feb 23-Feb 24-Feb 25-Feb 26-Feb 27-Feb 28-Feb Total Prom Consumo comb Ton/dia 615 606 616 608 626 615 616 594 625 562 601 612 612 602 598 618 605 601 612 606 602 609 610 614 608 622 623 617 17.055 609 HHV btu/lb 16.778 16.778 16.778 16.778 16.778 16.778 16.321 16.321 16.321 16.321 16.321 16.321 16.321 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.412 16.468 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening P S [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,27 85,54 10,15 14,00 690 1,27 85,54 10,40 15,40 505 1,27 85,54 12,20 15,40 460 1,27 85,54 10,40 15,40 500 1,27 85,54 10,40 14,26 580 1,27 85,54 10,40 14,60 530 1,14 85,64 8,80 14,60 575 1,14 85,64 11,60 15,00 465 1,14 85,64 9,30 9,76 655 1,14 85,64 9,80 9,80 560 1,14 85,64 9,80 12,40 580 1,14 85,64 9,10 12,40 585 1,14 85,64 9,10 12,40 820 1,30 85,22 9,10 12,40 670 1,30 85,22 9,10 12,40 550 1,30 85,22 9,10 12,60 650 1,30 85,22 9,10 12,60 660 1,30 85,22 9,10 12,60 555 1,30 85,22 10,75 16,60 595 1,30 85,22 10,60 15,00 565 1,30 85,22 10,60 15,40 610 1,30 85,22 11,40 15,00 565 1,30 85,22 10,50 15,00 640 1,30 85,22 10,40 14,00 550 1,30 85,22 11,60 14,40 600 1,30 85,22 11,00 15,00 670 1,30 85,22 13,20 16,00 560 1,30 85,22 12,90 14,80 490 1,25 85,39 10,35 13,90 586,96 Total MMBTU Fuel fire 22.748 22.415 22.785 22.489 23.155 22.748 22.164 21.373 22.488 20.221 21.625 22.021 22.021 21.782 21.637 22.360 21.890 21.745 22.143 21.926 21.782 22.035 22.071 22.216 21.999 22.505 22.541 22.324 619.209 22.115 Limestone to Boiler ton 51 43 42 43 42 47 50 52 51 52 51 51 51 51 51 51 51 47 47 51 51 51 51 51 51 51 46 50 1.377 49 116 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5970 5953 5915 5932 5873 5918 5923 5860 5882 5871 5842 5817 5890 5890 5812 5874 5908 5904 5939 5928 5883 5881 5845 5886 5887 5824 5837 5846 164.790 5.885 Temp °C 470 470 470 460 454 469 470 470 470 470 470 470 472 473 474 468 467 464 463 476 479 469 475 476 450 445 445 445 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.6.b: Informe diario de operación de la caldera, Febrero de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Feb 02-Feb 03-Feb 04-Feb 05-Feb 06-Feb 07-Feb 08-Feb 09-Feb 10-Feb 11-Feb 12-Feb 13-Feb 14-Feb 15-Feb 16-Feb 17-Feb 18-Feb 19-Feb 20-Feb 21-Feb 22-Feb 23-Feb 24-Feb 25-Feb 26-Feb 27-Feb 28-Feb Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 14,11 14,40 10,80 15,19 25,40 13,00 38,56 19,80 22,57 19,73 30,10 67,05 13,00 14,00 20,00 29,00 24,00 21,00 18,41 20,00 20,62 20,90 20,00 25,00 15,00 14,80 14,70 14,90 [%] 3,09 3,08 3,10 3,09 3,00 3,00 3,05 3,16 3,08 3,17 3,17 3,21 3,10 3,25 3,24 3,10 3,10 3,10 3,11 3,08 3,13 3,10 3,21 3,20 3,10 3,10 3,10 3,10 [ppm] 130,15 130,25 103,00 132,80 159,00 158,00 158,19 149,56 176,25 198,80 195,25 236,56 207,00 195,00 155,00 117,00 125,00 132,00 122,00 191,00 151,00 122,00 153,00 143,00 136,00 115,00 132,00 143,00 [lb/MBTU] 0,18 0,18 0,14 0,18 0,22 0,22 0,22 0,21 0,25 0,28 0,28 0,35 0,31 0,29 0,23 0,17 0,18 0,19 0,17 0,27 0,22 0,17 0,22 0,21 0,2 0,17 0,19 0,21 [ppm] 53,60 62,04 61,00 64,05 48,00 63,00 59,94 37,64 40,18 44,10 35,10 25,90 32,60 29,00 55,00 65,00 54,90 57,00 92,00 47,00 77,00 92,00 60,00 67,00 69,00 74,00 90,00 66,00 2,34 2,00 1,93 1,72 1,63 1,86 1,97 2,13 1,98 2,25 2,06 2,06 2,06 2,09 2,11 2,04 2,32 2,15 2,11 2,32 2,33 2,30 2,30 2,28 2,02 1,98 1,78 1,95 3,12 152,39 0,22 57,93 [ton/day] 0,95 1,08 1,06 1,12 0,86 1,11 1,08 0,64 0,73 0,72 0,61 0,48 0,60 0,53 1,00 1,21 0,98 1,01 1,62 0,82 1,34 1,60 1,06 1,20 1,20 1,33 1,58 1,15 28,67 1,02 [lb/MBTU] 0,09 0,11 0,10 0,11 0,08 0,11 0,11 0,07 0,07 0,08 0,06 0,05 0,06 0,05 0,10 0,12 0,10 0,10 0,16 0,08 0,14 0,16 0,11 0,12 0,12 0,13 0,15 0,11 21,29 [ton/day] 1,86 1,83 1,48 1,88 2,30 2,25 2,26 2,07 2,56 2,61 2,74 3,51 3,06 2,86 2,25 1,74 1,77 1,86 1,75 2,71 2,14 1,74 2,20 2,07 1,95 1,69 1,94 2,08 61,16 2,18 0,10 2,07 117 Disposed ash [Ton] 109,57 104,36 87,56 39,06 0,00 0,00 38,96 107,94 101,94 112,41 43,96 0,00 0,00 0,00 132,78 131,86 121,32 52,02 0,00 0,00 0,00 0,00 65,41 176,81 128,31 0,00 0,00 21,45 1.575,72 56,28 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.6.c: Informe diario de operación de la caldera, Febrero de 2005. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Feb 02-Feb 03-Feb 04-Feb 05-Feb 06-Feb 07-Feb 08-Feb 09-Feb 10-Feb 11-Feb 12-Feb 13-Feb 14-Feb 15-Feb 16-Feb 17-Feb 18-Feb 19-Feb 20-Feb 21-Feb 22-Feb 23-Feb 24-Feb 25-Feb 26-Feb 27-Feb 28-Feb Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N denso de aire aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 271,60 269,70 268,80 272,30 270,60 270,80 270,80 271,10 268,80 273,50 269,00 271,20 268,80 273,50 266,70 269,30 272,10 267,70 267,30 270,60 268,90 270,40 271,20 271,70 268,70 269,80 273,80 274,10 °C 126 124 125 127 128 129 125 128 126 128 128 128 128 130 128 130 130 126 126 126 127 126 126 126 128 129 125 127 [ton/h] 113,80 115,50 115,50 115,90 116,60 117,00 117,60 115,90 115,90 116,80 116,30 117,50 118,10 118,30 115,80 115,90 116,20 115,30 117,00 117,40 15,60 117,90 118,00 116,90 115,70 116,00 118,00 117,40 °C 123 120 119 123 124 123 119 123 122 122 122 122 122 124 122 125 123 119 119 120 121 118 120 120 122 124 121 122 [ton/h] 400,09 399,71 399,08 403,00 401,86 402,75 403,38 401,74 399,59 404,77 401,23 403,25 401,86 406,67 397,18 400,09 403,25 397,82 398,83 402,75 399,71 403,13 404,14 403,51 399,46 400,47 406,16 406,04 "H2O 24,80 25,30 24,60 25,10 27,00 27,20 21,90 26,20 26,80 24,80 26,10 31,50 31,00 23,80 26,70 25,60 24,60 24,30 24,30 25,90 25,90 25,80 27,40 26,00 25,80 23,90 25,30 24,10 "H2O 4,70 4,50 4,70 4,50 4,10 3,60 3,80 3,80 3,80 3,90 3,50 3,60 3,40 3,40 3,60 4,20 4,30 4,20 3,80 3,70 3,80 3,50 4,20 4,00 4,00 3,90 3,90 3,70 "H2O 4,70 4,50 5,10 4,50 4,20 3,60 3,80 3,90 3,70 3,90 3,70 4,00 3,90 3,30 3,50 4,00 4,40 4,20 3,80 3,60 3,80 3,60 4,10 4,10 3,90 3,90 3,90 3,60 % 15,31 15,3 15,3 15,3 15,3 13,31 15,31 15,31 15,31 15,39 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,3 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,3 15,3 15,31 °C 907 899 913 909 910 921 919 917 923 927 928 929 922 923 922 914 912 916 921 924 921 925 924 921 916 925 921 918 °C 905 895 912 904 904 914 915 910 916 923 919 919 913 919 914 903 906 904 907 909 905 907 905 903 896 903 900 898 °C 900 906 900 903 902 915 916 918 906 911 913 921 918 915 925 914 907 910 918 919 925 926 925 926 920 926 919 920 °C 159 157 157 162 162 165 160 160 158 161 161 161 161 165 160 162 163 158 159 159 159 158 158 158 160 161 157 159 °C 151 152 149 155 155 156 153 152 150 156 155 155 155 158 153 155 157 151 152 152 152 152 150 152 153 155 153 152 270,46 127,14 112,99 121,57 401,84 25,78 3,93 3,97 15,24 918,82 908,14 915,14 160,00 153,25 118 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.7.a: Informe diario de operación de la caldera, Marzo de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Mar 02-Mar 03-Mar 04-Mar 05-Mar 06-Mar 07-Mar 08-Mar 09-Mar 10-Mar 11-Mar 12-Mar 13-Mar 14-Mar 15-Mar 16-Mar 17-Mar 18-Mar 19-Mar 20-Mar 21-Mar 22-Mar 23-Mar 24-Mar 25-Mar 26-Mar 27-Mar 28-Mar 29-Mar 30-Mar 31-Mar Total Prom Consumo comb Ton/dia 608 618 639 666 646 635 641 632 626 622 618 667 650 635 582 627 641 650 650 648 649 644 624 613 617 613 603 596 586 585 582 18.831 626 HHV btu/lb 16.320 16.320 16.320 16.320 16.320 16.320 16.240 16.240 16.240 16.240 16.240 16.240 16.240 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 15.944 16.084 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening S P [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,22 86,44 11,00 14,40 510 1,22 86,44 15,50 21,60 500 1,22 86,44 14,00 21,00 515 1,22 86,44 14,00 16,80 410 1,22 86,44 13,80 13,60 400 1,22 86,44 11,50 13,60 520 1,49 84,73 12,00 19,40 495 1,49 84,73 11,00 16,80 550 1,49 84,73 11,00 16,80 520 1,49 84,73 11,00 16,80 505 1,49 84,73 11,00 14,40 505 1,49 84,73 11,00 14,40 475 1,49 84,73 11,00 14,40 495 1,15 85,73 11,00 15,80 475 1,15 85,73 11,20 15,80 440 1,15 85,73 11,70 15,00 435 1,15 85,73 12,10 15,00 400 1,15 85,73 12,56 19,30 560 1,15 85,73 11,60 13,96 545 1,15 85,73 9,87 13,00 550 1,15 85,73 10,90 14,50 520 1,15 85,73 11,50 12,56 600 1,15 85,73 11,10 12,00 555 1,15 85,73 11,70 15,20 570 1,15 85,73 10,30 0,00 595 1,15 85,73 11,00 0,00 610 1,15 85,73 10,40 0,00 560 1,15 85,73 10,00 13,56 650 1,15 85,73 8,80 13,56 760 1,15 85,73 10,90 13,56 650 1,15 85,73 8,70 13,56 1.000 1,24 85,64 11,39 13,88 544,35 Total MMBTU Fuel fire 21.875 22.235 22.991 23.962 23.242 22.847 22.950 22.627 22.412 22.269 22.126 23.880 23.272 22.320 20.457 22.039 22.531 22.848 22.848 22.777 22.812 22.637 21.934 21.547 21.688 21.547 21.196 20.949 20.598 20.563 20.457 688.436 22.208 Limestone to Boiler ton 51 43 34 47 57 60 54 47 42 42 42 40 34 34 36 43 39 34 34 38 41 34 41 43 41 35 42 41 40 42 43 1.294 42 119 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5814 5811 5995 6153 6041 5856 5903 5959 5958 5985 5864 6137 5947 5854 5243 5747 5933 6022 6027 5983 6002 5826 5673 5655 5679 5601 5598 5472 5395 5427 5432 179.992 5.806 Temp °C 445 445 465 465 465 465 465 465 463 466 461 466 466 467 472 459 445 447 450 440 445 440 440 447 443 443 450 450 450 450 450 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.7.b: Informe diario de operación de la caldera, Marzo de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Mar 02-Mar 03-Mar 04-Mar 05-Mar 06-Mar 07-Mar 08-Mar 09-Mar 10-Mar 11-Mar 12-Mar 13-Mar 14-Mar 15-Mar 16-Mar 17-Mar 18-Mar 19-Mar 20-Mar 21-Mar 22-Mar 23-Mar 24-Mar 25-Mar 26-Mar 27-Mar 28-Mar 29-Mar 30-Mar 31-Mar Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 14,80 14,60 20,10 21,34 23,70 50,33 38,27 23,90 33,00 24,00 27,00 23,00 13,00 14,00 28,70 25,42 22,08 21,90 21,64 20,00 14,80 14,90 20,50 26,10 15,99 19,98 24,29 26,93 24,61 19,54 25,00 [%] 3,20 3,15 2,89 2,81 2,93 3,23 3,25 3,15 3,10 3,00 3,20 3,20 3,11 3,30 3,75 3,36 3,27 3,41 3,31 3,25 3,30 3,48 3,44 3,34 3,18 3,29 3,32 3,53 3,64 3,43 3,20 [ppm] 127,00 136,00 99,00 145,47 169,31 129,37 125,62 128,52 133,00 124,00 118,00 107,00 101,00 111,00 116,00 117,00 108,00 121,00 125,00 125,00 144,00 137,00 122,00 119,00 113,00 122,00 143,45 149,29 161,86 154,94 160,00 [lb/MBTU] 0,18 0,2 0,14 0,21 0,24 0,19 0,18 0,19 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,17 0,18 0,17 0,16 0,18 0,19 0,18 0,21 0,21 0,18 0,18 0,16 0,18 0,21 0,22 0,24 0,23 0,23 [ppm] 58,00 55,00 138,00 139,16 164,90 141,00 163,03 207,03 213,00 182,00 186,00 147,00 203,00 161,00 128,00 155,00 171,00 162,00 181,00 186,00 159,00 164,00 197,00 189,00 207,00 203,00 204,01 191,37 207,63 197,92 230,00 2,02 1,68 1,28 1,70 2,13 2,28 2,03 1,79 1,62 1,74 1,75 1,54 1,34 1,38 1,59 1,76 1,56 1,10 1,10 1,23 1,33 1,11 1,38 1,48 1,81 1,56 1,90 1,88 1,86 1,96 2,01 3,26 128,80 0,19 170,68 [ton/day] 1,03 0,94 2,44 2,55 2,96 2,60 3,02 3,80 3,86 3,24 3,32 2,83 3,80 2,97 2,22 2,81 3,14 3,01 3,38 3,52 2,99 3,07 3,58 3,33 3,63 3,53 3,52 3,32 3,61 3,32 3,88 95,22 3,07 [lb/MBTU] 0,10 0,09 0,23 0,23 0,28 0,25 0,29 0,37 0,38 0,32 0,33 0,26 0,36 0,29 0,24 0,28 0,31 0,29 0,33 0,34 0,29 0,30 0,36 0,34 0,37 0,36 0,37 0,35 0,39 0,36 0,42 23,01 [ton/day] 1,83 1,99 1,48 2,25 2,56 1,96 1,92 1,92 1,97 1,80 1,72 1,68 1,54 1,67 1,65 1,75 1,64 1,87 1,92 1,91 2,21 2,11 1,81 1,73 1,61 1,73 2,01 2,09 2,25 2,12 2,15 58,85 1,90 0,31 1,64 Disposed ash [Ton] 42,01 89,35 90,23 77,75 35,30 0,00 38,79 44,75 79,08 79,51 74,83 41,37 0,00 80,16 50,74 139,42 71,70 68,48 36,36 0,00 85,25 64,17 87,99 59,49 0,00 0,00 0,00 108,30 94,19 92,70 79,47 1.811,39 58,43 120 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.7.c: Informe diario de operación de la caldera, Marzo de 2005. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Mar 02-Mar 03-Mar 04-Mar 05-Mar 06-Mar 07-Mar 08-Mar 09-Mar 10-Mar 11-Mar 12-Mar 13-Mar 14-Mar 15-Mar 16-Mar 17-Mar 18-Mar 19-Mar 20-Mar 21-Mar 22-Mar 23-Mar 24-Mar 25-Mar 26-Mar 27-Mar 28-Mar 29-Mar 30-Mar 31-Mar Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N denso de aire aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 270,00 280,50 284,60 242,20 284,90 285,40 286,50 284,10 284,30 283,70 283,40 286,10 283,40 286,00 269,80 271,40 279,60 278,20 281,60 280,10 278,10 270,60 271,80 270,50 267,30 262,80 263,70 262,60 261,20 256,40 255,80 °C 128 124 125 120 128 128 123 128 126 130 130 129 128 127 129 125 124 124 127 124 124 126 129 127 126 126 129 123 122 121 122 [ton/h] 117,50 106,30 106,10 83,80 105,20 105,40 105,80 105,00 196,90 108,10 107,10 107,20 108,70 109,50 116,80 116,40 115,00 115,00 111,70 114,50 114,70 120,40 119,00 113,30 115,20 115,60 115,10 113,40 113,70 100,90 103,20 °C 121 126 128 xx 129 129 125 129 127 131 133 130 130 129 124 121 122 124 127 122 123 119 122 122 120 120 122 118 118 121 120 [ton/h] 402,37 397,69 401,86 336,74 406,54 406,92 408,31 405,02 407,68 407,81 406,79 409,45 411,22 411,60 402,75 403,76 410,84 408,94 409,58 408,44 406,92 404,01 403,76 396,93 395,03 391,11 392,00 388,96 387,70 369,74 371,14 "H2O 25,70 19,20 16,60 xx 19,60 20,60 14,70 15,80 16,50 17,40 16,40 15,50 15,30 15,80 24,00 24,80 21,80 20,40 19,80 20,50 21,50 23,40 19,80 21,50 20,50 20,30 20,50 21,60 21,70 22,50 25,60 "H2O 3,40 4,20 4,50 x 3,00 3,00 3,10 3,00 3,10 2,90 3,20 3,50 3,10 2,90 2,60 2,50 3,10 2,90 3,00 2,90 2,50 2,10 2,20 2,50 2,50 2,20 2,10 2,00 2,10 2,40 2,50 "H2O 3,60 4,30 4,60 x 2,90 2,90 3,30 3,10 3,10 2,80 3,00 3,50 3,00 2,80 2,60 2,70 3,10 3,00 3,10 2,90 2,80 2,10 2,20 2,50 2,50 2,20 2,00 2,30 2,00 2,40 2,40 % 15,31 15,31 14,58 15,11 14,47 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 0,66 15,31 15,31 15,2 15,31 15,31 15,31 15,3 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 °C 928 900 909 946 932 931 927 928 929 930 926 927 924 919 931 926 924 933 926 934 931 932 934 935 928 933 930 928 931 938 939 °C 904 880 889 1200 901 900 907 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 °C 935 923 937 910 954 949 954 957 958 959 949 950 951 946 944 945 946 947 937 947 944 946 946 944 939 942 932 912 917 926 927 °C 161 156 157 145 162 162 157 162 159 163 164 162 161 159 162 157 158 157 159 157 159 158 162 159 158 157 162 154 154 151 151 °C 153 150 153 144 157 157 151 157 153 158 160 157 157 153 155 149 153 152 155 150 153 149 154 152 150 149 154 145 147 144 144 274,41 125,87 113,11 124,40 399,08 19,98 2,83 2,86 14,78 928,68 1.141,32 941,06 158,23 152,10 121 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.8.a: Informe diario de operación de la caldera, Abril de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Abr 02-Abr 03-Abr 04-Abr 05-Abr 06-Abr 07-Abr 08-Abr 09-Abr 10-Abr 11-Abr 12-Abr 13-Abr 14-Abr 15-Abr 16-Abr 17-Abr 18-Abr 19-Abr 20-Abr 21-Abr 22-Abr 23-Abr 24-Abr 25-Abr 26-Abr 27-Abr 28-Abr 29-Abr 30-Abr Total Prom Consumo comb Ton/dia 581 574 570 554 550 534 541 510 499 347 0 0 0 0 38 412 567 589 593 598 618 613 611 591 588 561 590 611 609 611 14.060 469 HHV btu/lb 15.859 15.859 15.859 15.153 15.153 15.153 15.153 15.153 15.153 15.153 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 16.018 15.800 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening P S [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,24 86,13 8,20 0,00 1.100 1,24 86,13 8,20 13,56 1.100 1,24 86,13 8,20 13,50 925 1,64 86,12 8,20 13,50 820 1,64 86,12 8,20 13,50 800 1,64 86,12 8,20 13,50 1.050 1,64 86,12 8,20 15,40 780 1,64 86,12 11,00 15,00 800 1,64 86,12 10,80 14,50 625 1,64 86,12 8,50 14,50 745 1,63 85,69 8,50 14,00 0 1,63 85,69 8,50 14,00 0 1,63 85,69 8,50 14,00 0 1,63 85,69 8,50 14,50 0 1,63 85,69 8,50 14,50 0 1,63 85,69 11,20 14,50 630 1,63 85,69 11,70 14,60 560 1,63 85,69 10,20 14,60 570 1,63 85,69 9,10 15,40 750 1,63 85,69 13,40 15,40 750 1,63 85,69 11,50 15,00 700 1,63 85,69 11,10 15,00 700 1,63 85,69 12,40 15,00 1.100 1,63 85,69 10,70 15,00 870 1,63 85,69 9,50 15,00 560 1,63 85,69 9,50 10,00 690 1,63 85,69 9,50 11,20 660 1,63 85,69 9,50 11,40 565 1,63 85,69 9,50 11,10 570 1,63 85,69 9,50 11,50 590 1,59 85,83 9,62 13,42 634 Total MMBTU Fuel fire 20.313 20.069 19.929 18.507 18.373 17.839 18.073 17.037 16.670 11.592 0 0 0 0 1.342 14.549 20.023 20.800 20.941 21.117 21.824 21.647 21.576 20.870 20.764 19.811 20.835 21.576 21.576 21.576 489.229 16.308 Limestone to Boiler ton 51 47 46 38 52 41 50 38 34 23 0 0 0 0 10 33 30 33 39 43 47 53 50 52 60 72 68 68 68 62 1.208 40 122 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5460 5408 5300 5173 5150 5065 4850 4647 4589 3344 0 0 0 0 266 3642 5208 5362 5457 5485 5493 5499 5474 5379 5346 5162 5360 5557 5581 5541 128.798 4.293 Temp °C 450 437 438 441 436 434 459 455 430 440 0 0 0 0 420 460 455 455 473 475 465 465 465 465 465 465 459 453 453 452 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.8.b: Informe diario de operación de la caldera, Abril de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Abr 02-Abr 03-Abr 04-Abr 05-Abr 06-Abr 07-Abr 08-Abr 09-Abr 10-Abr 11-Abr 12-Abr 13-Abr 14-Abr 15-Abr 16-Abr 17-Abr 18-Abr 19-Abr 20-Abr 21-Abr 22-Abr 23-Abr 24-Abr 25-Abr 26-Abr 27-Abr 28-Abr 29-Abr 30-Abr Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 24,00 18,00 18,00 24,00 21,00 25,00 29,00 28,00 17,62 16,58 0,00 0,00 0,00 0,00 5,00 11,60 2,70 6,70 6,80 5,92 5,39 7,80 6,77 8,69 13,50 14,22 14,00 x x x [%] 3,10 3,00 3,00 2,90 2,79 2,80 2,50 2,80 2,70 2,58 21,00 21,00 21,00 21,00 15,00 5,42 4,00 3,80 3,70 3,70 3,69 3,56 3,65 3,87 3,75 3,90 3,90 x x x [ppm] 156 170 152 148 152 152 118 115 103 70 0 0 0 0 101 123 115 113 128 125,82 155,12 270 254 286,41 300,34 371 388 x x x [lb/MBTU] 0,22 0,24 0,21 0,22 0,22 0,22 0,17 0,17 0,15 0,1 0 0 0 0 0,05 0,19 0,17 0,16 0,18 0,18 0,22 0,4 0,38 0,43 0,45 0,56 0,59 x x x [ppm] 220 240 238 250 235 250 207 172 250 260 0 0 0 0 20 207 209 177 170 154,87 90,67 2,34 15,14 9,26 11,75 0 0 x x x 1,99 1,86 1,83 1,56 2,15 1,74 2,1 1,88 1,72 1,68 0 0 0 0 0 1,53 1,01 1,07 1,26 1,37 1,45 1,66 1,57 1,69 1,96 2,47 2,22 x x x 6,45 150,62 0,22 125,52 [ton/day] 3,63 3,89 3,83 3,88 3,6 3,72 3,07 2,41 3,42 2,52 0 0 0 0 0,07 2,61 3,31 2,92 2,84 2,49 1,54 0,04 0,27 0,16 0,21 0 0 x x x 50,43 1,87 [lb/MBTU] 0,039 0,43 0,42 0,46 0,43 0,46 0,37 0,31 0,45 0,48 0 0 0 0 0,11 0,4 0,36 0,31 0,3 0,26 0,16 0 0,03 0,02 0,02 0 0 x x x 12,23 [ton/day] 2,03 2,18 1,93 1,82 1,84 1,79 1,38 1,31 1,14 0,54 0 0 0 0 0,03 1,29 1,5 1,51 1,72 1,7 2,17 3,92 3,7 4,09 4,23 5,04 5,54 x x x 52,40 1,94 0,22 1,40 Disposed ash [Ton] 116,95 49,02 0,00 102,57 98,90 149,65 73,21 28,17 81,84 0,00 79,62 80,71 40,80 7,31 0,00 0,00 0,00 66,33 0,00 30,49 13,31 7,43 0,00 0,00 115,04 81,35 45,42 x x x 1268,12 46,97 123 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.8.c: Informe diario de operación de la caldera, Abril de 2005. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Abr 02-Abr 03-Abr 04-Abr 05-Abr 06-Abr 07-Abr 08-Abr 09-Abr 10-Abr 11-Abr 12-Abr 13-Abr 14-Abr 15-Abr 16-Abr 17-Abr 18-Abr 19-Abr 20-Abr 21-Abr 22-Abr 23-Abr 24-Abr 25-Abr 26-Abr 27-Abr 28-Abr 29-Abr 30-Abr Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N denso de aire aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 254,20 252,60 245,70 242,20 241,70 240,80 242,60 238,40 236,50 268,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 255,50 259,70 260,00 261,60 261,90 260,40 259,60 265,80 265,20 253,40 264,70 263,10 263,30 264,00 266,80 °C 119 119 121 120 120 123 120 113 109 34 14 15 12 13 14 124 123 124 122 121 121 122 125 128 124 123 128 127 127 128 [ton/h] 100,20 97,20 88,80 83,80 79,70 70,10 58,40 58,00 50,90 28,20 0,00 0,00 0,00 0,00 119,40 117,70 113,40 115,00 113,10 116,20 113,20 116,10 108,80 108,20 104,20 120,30 117,50 118,00 116,80 113,50 °C 119 121 128 127 128 138 151 138 140 34 14 15 12 12 12 116 118 118 117 116 116 116 123 125 124 xx 122 121 122 125 [ton/h] 366,33 361,15 345,72 336,74 333,33 322,96 313,35 308,67 299,56 315,62 0,00 0,00 0,00 0,00 395,29 385,42 385,17 390,10 389,60 393,14 388,46 390,61 389,72 388,59 372,91 395,67 395,29 396,05 395,41 395,16 "H2O 28,70 27,20 28,40 30,00 29,60 24,80 26,10 28,40 24,30 0,30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 22,90 24,40 14,90 18,70 21,50 19,30 18,10 18,80 19,10 22,30 xx 27,10 26,80 26,50 25,10 "H2O 2,60 2,30 2,40 2,30 2,40 2,10 2,20 1,80 1,70 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,60 1,90 1,90 2,20 2,30 2,40 2,20 2,00 1,80 1,50 xx 1,70 1,70 1,60 1,60 "H2O 3,00 2,40 2,20 2,30 2,20 2,20 2,70 2,20 1,90 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,70 1,90 1,80 2,40 2,50 2,50 2,20 2,10 1,70 1,40 xx 2,00 1,70 1,70 1,60 % 15,31 15,31 15,31 15,11 13,85 14,15 13,87 13,99 13,87 13,78 0,00 0,00 0,00 0,00 15,31 14,67 15,07 15,33 15,34 15,33 15,33 15,32 15,32 15,28 15,32 15,31 15,31 15,32 15,32 15,33 °C 939 937 944 946 946 941 944 929 934 39 18 16 11 12 943 915 919 926 922 918 926 930 924 926 939 940 946 948 953 946 °C 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 37 18 16 11 12 920 889 893 908 904 896 904 905 897 895 900 913 913 914 919 915 °C 910 914 908 910 905 912 902 886 894 37 18 16 11 12 973 892 905 915 908 903 919 917 910 910 911 977 943 943 945 940 °C 148 147 153 145 148 155 170 150 149 37 12 14 10 12 167 161 159 161 158 156 158 159 162 163 164 158 172 171 170 168 °C 142 142 149 144 144 149 155 137 133 37 12 14 10 12 150 152 150 153 148 149 151 150 154 157 150 146 154 156 154 153 212,93 101,10 84,89 102,34 318,33 19,08 1,59 1,67 12,96 782,57 845,97 768,20 135,23 126,90 124 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.9.a: Informe diario de operación de la caldera, Mayo de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-May 02-May 03-May 04-May 05-May 06-May 07-May 08-May 09-May 10-May 11-May 12-May 13-May 14-May 15-May 16-May 17-May 18-May 19-May 20-May 21-May 22-May 23-May 24-May 25-May 26-May 27-May 28-May 29-May 30-May 31-May Total Prom Consumo comb Ton/dia 600 591 595 595 605 607 609 614 643 649 621 631 623 637 632 635 633 636 624 625 643 644 660 655 645 636 635 624 624 630 616 19.417 626 HHV btu/lb 15.679 15.307 15.307 15.307 15.307 15.307 15.307 15.307 16.105 16.105 16.105 16.105 16.105 16.105 16.105 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.849 15.779 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening S P [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,15 84,53 9,50 9,50 530 1,20 85,25 10,80 15,00 555 1,20 85,25 10,10 14,00 580 1,20 85,25 10,60 0,00 527 1,20 85,25 12,40 11,80 475 1,20 85,25 11,20 12,00 420 1,20 85,25 9,70 12,00 460 1,20 85,25 11,00 0,00 550 0,85 86,77 12,20 0,00 705 0,85 86,77 9,20 0,00 1.000 0,85 86,77 7,60 0,00 550 0,85 86,77 9,50 0,00 460 0,85 86,77 11,20 12,00 585 0,85 86,77 9,50 12,00 480 0,85 86,77 10,00 12,00 535 0,75 86,10 8,50 11,96 400 0,75 86,10 10,30 11,60 660 0,75 86,10 10,50 11,60 560 0,75 86,10 10,10 18,40 430 0,75 86,10 10,10 11,80 425 0,75 86,10 12,20 0,00 475 0,75 86,10 11,40 0,00 500 0,75 86,10 11,50 0,00 515 0,75 86,10 11,90 0,00 480 0,75 86,10 9,70 0,00 500 0,75 86,10 11,45 13,00 540 0,75 86,10 11,30 13,00 445 0,75 86,10 10,85 12,00 535 0,75 86,10 12,25 15,76 550 0,75 86,10 11,35 0,00 490 0,75 86,10 10,60 15,00 550 0,89 86,01 10,60 7,88 531 Total MMBTU Fuel fire 20.740 19.944 20.079 20.079 20.416 20.484 20.551 20.720 22.830 23.043 22.049 22.404 22.120 22.617 22.439 22.187 22.117 22.222 21.803 21.838 22.467 22.502 23.061 22.886 22.537 22.222 22.187 21.803 21.803 22.013 21.523 675.686 21.796 Limestone to Boiler ton 60 59 60 53 49 53 49 42 43 42 43 43 35 44 51 43 42 43 42 43 42 43 42 43 41 36 40 42 43 42 42 1.395 45 125 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 5521 5542 5513 5494 5507 5498 5622 5654 5759 5846 5789 5739 5683 5783 5751 5738 5795 5776 5753 5719 5745 5754 5792 5889 5846 5825 5823 5759 5734 5822 5296 176.767 5.702 Temp °C 453 467 469 455 466 467 462 464 463 454 456 456 465 460 460 460 460 460 460 466 465 466 464 459 463 459 462 462 462 463 472 462 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.9.b: Informe diario de operación de la caldera, Mayo de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-May 02-May 03-May 04-May 05-May 06-May 07-May 08-May 09-May 10-May 11-May 12-May 13-May 14-May 15-May 16-May 17-May 18-May 19-May 20-May 21-May 22-May 23-May 24-May 25-May 26-May 27-May 28-May 29-May 30-May 31-May Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 36,00 30,02 11,03 8,32 10,65 9,03 10,10 9,82 10,87 9,89 16,54 15,00 21,39 8,83 9,79 10,08 9,47 10,16 7,92 9,50 9,65 16,29 17,53 20,40 13,97 14,31 16,07 24,76 14,43 16,89 19,47 [%] 3,56 3,55 3,48 3,54 3,53 3,40 3,32 3,38 3,22 3,27 3,38 3,40 3,40 3,38 3,40 3,33 3,27 3,29 3,38 3,40 3,40 3,35 3,16 3,14 3,18 3,26 3,23 3,26 3,43 3,30 3,54 [ppm] 259 216 219 331 292 282 271 259 234 215 220 211 297 269,04 269,9 265,3 225,87 259,15 216,38 251 263 166 170 161 183 169 161 169 156 147 134 [lb/MBTU] 0,39 0,32 0,33 0,5 0,44 0,42 0,4 0,39 0,33 0,3 0,31 0,3 0,41 0,37 0,38 0,37 0,32 0,36 0,31 0,37 0,39 0,25 0,25 0,24 0,27 0,25 0,23 0,25 0,23 0,21 0,2 [ppm] 18 41 35 6 19 20 19 27 40 49 27 32 17 20,28 4,96 8 11,04 6,72 12,55 5 10 52 42 59 34 31 53 46 73 118 77 1,92 2,43 2,45 2,17 1,97 2,38 2,19 1,87 1,82 1,76 1,89 1,86 1,47 1,81 2,11 1,77 1,73 1,77 1,76 2,54 2,41 2,46 2,35 2,42 2,35 2,09 2,63 2,81 2,88 2,79 2,85 3,36 223,92 0,33 32,70 [ton/day] 0,32 0,68 0,59 0,1 0,32 0,34 0,33 0,47 0,71 0,9 0,49 0,58 0,29 0,36 0,09 0,14 0,19 0,12 0,22 0,09 0,18 0,96 0,78 1,09 0,63 0,56 0,94 0,81 1,28 2,09 1,36 18,01 0,58 [lb/MBTU] 0,03 0,08 0,06 0,01 0,03 0,04 0,04 0,05 0,07 0,09 0,05 0,06 0,03 0,04 0,01 0,01 0,02 0,01 0,02 0,01 0,02 0,09 0,08 0,1 0,06 0,06 0,09 0,08 0,13 0,21 0,14 14,46 [ton/day] 3,68 2,94 2,98 4,53 4,06 3,93 3,77 3,65 3,42 3,18 3,13 3,06 4,15 3,84 3,82 3,76 3,18 3,67 3,02 3,7 3,99 2,51 2,61 2,45 2,75 2,51 2,35 2,43 2,26 2,14 1,93 99,40 3,21 0,06 2,18 Disposed ash [Ton] 0,00 89,05 23,33 53,68 73,42 78,15 53,51 0,00 83,50 59,33 71,42 81,88 81,74 18,62 0,00 66,99 63,37 39,17 76,79 58,65 0,00 0,00 0,00 70,23 75,92 85,13 59,77 61,14 0,00 20,15 20,71 1465,65 47,28 126 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.9.c: Informe diario de operación de la caldera, Mayo de 2005. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-May 02-May 03-May 04-May 05-May 06-May 07-May 08-May 09-May 10-May 11-May 12-May 13-May 14-May 15-May 16-May 17-May 18-May 19-May 20-May 21-May 22-May 23-May 24-May 25-May 26-May 27-May 28-May 29-May 30-May 31-May Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Exceso Nivel lecho Freeboar S Freeboar N flujo de de aire denso aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 268,10 266,70 263,70 265,60 265,70 266,50 267,10 264,20 263,30 264,40 264,50 265,80 265,60 263,70 265,30 266,80 264,40 264,60 265,10 264,10 263,60 265,80 266,10 265,00 262,90 264,70 263,80 265,20 265,80 266,70 246,40 °C 126 123 122 120 118 125 122 126 125 122 126 127 126 120 128 125 124 125 123 124 126 125 127 127 126 123 122 123 123 124 96 [ton/h] 114,00 114,70 118,30 117,70 108,80 116,70 117,40 120,70 120,30 116,80 116,30 117,50 122,50 118,90 119,40 120,00 123,20 121,90 116,70 123,40 122,20 118,30 121,70 119,00 121,40 120,30 120,70 120,40 122,30 120,60 75,30 °C 122 119 115 114 117 119 116 120 120 117 122 122 118 113 121 118 118 118 117 115 115 118 117 117 121 118 118 117 115 118 104 [ton/h] 396,80 392,00 239,63 393,90 385,68 393,90 395,29 395,41 394,66 391,87 391,75 394,02 398,45 393,14 395,29 397,18 398,07 396,93 392,51 397,82 396,05 394,78 398,20 394,53 394,78 395,67 395,03 396,17 398,58 397,82 333,71 "H2O 25,90 31,90 32,00 31,50 27,60 24,70 26,10 25,40 25,80 25,30 25,80 26,70 24,20 26,40 24,70 23,90 25,70 26,20 26,10 26,50 25,30 24,70 24,40 24,70 24,60 24,60 24,80 26,10 25,20 26,00 30,00 "H2O 1,70 1,90 1,60 1,60 1,50 1,60 1,70 1,80 2,30 1,90 1,90 1,80 1,60 1,70 1,70 1,80 2,00 2,00 1,70 1,90 2,00 2,50 2,30 2,20 2,10 2,50 2,50 2,50 2,70 2,70 2,30 "H2O 1,70 2,10 1,60 1,70 1,70 1,50 1,80 2,10 2,60 2,20 2,00 1,80 2,00 1,90 1,80 1,90 2,20 2,00 1,70 2,00 1,90 2,60 2,90 2,50 2,20 2,40 3,00 2,80 2,70 2,90 2,30 % 15,33 15,33 15,33 15,32 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,33 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 °C 948 945 942 944 944 942 942 942 950 934 932 938 945 940 943 937 932 940 938 940 942 940 944 943 939 940 942 934 942 934 881 °C 912 913 912 911 908 910 917 920 923 910 907 913 922 914 920 918 916 915 912 915 913 910 918 913 913 913 911 905 912 907 840 °C 941 937 940 941 951 963 955 959 970 966 956 958 971 967 973 979 968 974 970 973 972 966 972 978 976 977 962 954 956 951 878 °C 164 158 162 160 159 166 160 163 162 161 165 173 167 160 167 164 164 165 163 164 166 162 164 164 163 158 157 159 159 160 120 °C 149 143 143 142 143 150 147 148 149 147 148 158 151 145 150 148 145 149 148 149 149 145 148 148 148 146 140 144 145 145 111 264,55 123,19 117,66 117,39 388,05 26,22 2,00 2,15 15,31 938,68 911,06 959,81 161,26 145,84 127 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.10.a: Informe diario de operación de la caldera, Junio de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Jun 02-Jun 03-Jun 04-Jun 05-Jun 06-Jun 07-Jun 08-Jun 09-Jun 10-Jun 11-Jun 12-Jun 13-Jun 14-Jun 15-Jun 16-Jun 17-Jun 18-Jun 19-Jun 20-Jun 21-Jun 22-Jun 23-Jun 24-Jun 25-Jun 26-Jun 27-Jun 28-Jun 29-Jun 30-Jun Total Prom Consumo comb Ton/dia 511 409 355 334 256 226 211 218 220 218 221 221 148 198 205 207 208 209 209 209 211 207 208 215 221 203 199 205 207 205 7074 235,8 HHV btu/lb 15.875 15.875 15.875 15.875 15.875 15.402 15.402 15.402 15.402 15.402 15.402 15.402 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 16.095 15.897 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening P S [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 1,19% 84,73% 11,20% 16,00% 610 1,19% 84,73% 9,60% 18,28% 500 1,19% 84,73% 10,15% 15,60% 530 1,19% 84,73% 10,80% 15,00% 540 1,19% 84,73% 9,50% 16,00% 540 1,27% 85,10% 10,10% 15,00% 530 1,27% 85,10% 10,50% 0,00% 700 1,27% 85,10% 10,10% 0,00% 530 1,27% 85,10% 12,20% 0,00% 430 1,27% 85,10% 9,00% 0,00% 540 1,27% 85,10% 9,80% 0,00% 680 1,27% 85,10% 10,60% 0,00% 620 1,27% 86,68% 10,60% 10,60% 700 1,27% 86,68% 10,60% 11,80% 568 1,27% 86,68% 10,60% 8,80% 570 1,27% 86,68% 10,60% 11,80% 560 1,27% 86,68% 10,60% 11,00% 625 1,27% 86,68% 10,60% 11,20% 510 1,27% 86,68% 10,40% 15,00% 495 1,27% 86,68% 9,90% 11,70% 480 1,27% 86,68% 10,90% 12,00% 540 1,27% 86,68% 12,70% 13,00% 500 1,27% 86,68% 9,95% 11,70% 565 1,27% 86,68% 10,15% 12,00% 555 1,27% 86,68% 8,50% 14,00% 550 1,27% 86,68% 8,50% 13,50% 570 1,27% 86,68% 10,80% 12,50% 570 1,27% 86,68% 9,80% 13,00% 590 1,27% 86,68% 9,20% 14,00% 620 1,27% 86,68% 8,30% 14,50% 630 1,26% 85,99% 10,21% 10,60% 564,93 Total MMBTU Fuel fire 17.884 14.314 12.424 11.689 8.959 7.674 7.165 7.402 7.470 7.402 7.504 7.504 5.252 7.026 7.274 7.345 7.380 7.416 7.416 7.416 7.487 7.345 7.380 7.629 7.842 7.203 7.061 7.274 7.345 7.274 247.756 8.259 Limestone to Boiler ton 35 25 26 25 26 19 17 16 17 14 18 19 14 18 26 25 25 18 17 17 12 8 9 8 9 8 9 16 15 9 520 17,33 128 Vapor stream produced [ToTal Diario] tons 4.099 3.440 3.055 2.900 1.921 1.818 1.733 1.777 1.847 1.722 1.673 1.660 1.190 1.650 1.709 1.699 1.709 1.747 1.733 1.715 1.703 1.709 1.697 1.738 1.765 1.715 1.742 1.739 1.762 1.743 58.110 1.937 Temp °C 480 475 482 475 480 445 499 503 495 471 474 465 476 463 463 466 466 465 473 473 485 490 480 470 470 472 472 468 465 465 474,2 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.10.b: Informe diario de operación de la caldera, Junio de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Jun 02-Jun 03-Jun 04-Jun 05-Jun 06-Jun 07-Jun 08-Jun 09-Jun 10-Jun 11-Jun 12-Jun 13-Jun 14-Jun 15-Jun 16-Jun 17-Jun 18-Jun 19-Jun 20-Jun 21-Jun 22-Jun 23-Jun 24-Jun 25-Jun 26-Jun 27-Jun 28-Jun 29-Jun 30-Jun Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 11,00% 14,00% 14,00% 10,50% 13,00% 13,50% 24,48% 18,77% 18,75% 17,90% 18,05% 19,68% 16,00% 19,40% 23,00% 22,00% 23,20% 23,20% 21,66% 25,20% 22,92% 22,58% 20,70% 17,62% 14,80% 14,30% 14,20% 14,80% 13,50% 13,60% [%] 4,14% 5,20% 5,70% 5,60% 6,60% 6,90% 7,20% 6,84% 6,47% 6,62% 6,56% 6,51% 8,32% 6,92% 6,80% 6,80% 6,80% 6,50% 6,63% 6,66% 6,70% 6,64% 6,74% 6,38% 5,80% 6,50% 6,60% 6,50% 6,25% 6,20% [ppm] 56,00 20,00 8,30 10,00 4,00 4,00 0,00 1,00 1,00 1,00 1,00 8,00 84,00 18,70 20,00 6,44 2,80 2,80 1,00 0,00 2,27 2,22 2,23 2,54 8,00 30,00 27,00 136,00 96,00 140,00 [ton/day] 0,70 0,21 0,08 0,09 0,03 0,03 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,05 0,42 0,11 0,12 0,04 0,02 0,02 0,01 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,05 0,17 0,15 0,81 0,57 0,82 [lb/MBTU] 0,09 0,03 0,01 0,02 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,17 0,03 0,04 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,05 0,05 0,25 0,17 0,25 [ppm] 61,00 2,60 10,00 10,00 15,00 11,00 0,00 1,00 0,00 5,00 0,00 0,00 2,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,00 0,00 0,00 0,00 0,00 12,40 48,00 2,30 24,00 [lb/MBTU] 0,11 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03 0,11 0,01 0,05 2,86 2,56 2,15 2,19 2,98 2,46 2,36 2,15 2,26 1,69 2,15 2,27 2,49 2,40 2,40 2,40 2,20 1,19 2,01 2,01 1,40 0,95 1,07 0,92 1,01 0,97 1,12 1,93 1,79 1,08 17,88% 6,47% 23,21 0,15 0,04 6,92 [ton/day] 0,92 0,03 0,12 0,11 0,14 0,09 0,00 0,01 0,00 0,04 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,08 0,35 0,02 0,17 2,11 0,1 0,02 1,91 129 Disposed ash [Ton] 66,27 86,07 72,97 22,98 0,00 29,83 56,67 49,68 0,00 32,47 0,00 0,00 0,00 0,00 41,79 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 41,56 61,63 31,10 0,00 0,00 46,12 38,02 45,63 722,79 24,09 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.10.c: Informe diario de operación de la caldera, Junio de 2005. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Jun 02-Jun 03-Jun 04-Jun 05-Jun 06-Jun 07-Jun 08-Jun 09-Jun 10-Jun 11-Jun 12-Jun 13-Jun 14-Jun 15-Jun 16-Jun 17-Jun 18-Jun 19-Jun 20-Jun 21-Jun 22-Jun 23-Jun 24-Jun 25-Jun 26-Jun 27-Jun 28-Jun 29-Jun 30-Jun Total Prom Primario Lecho Secundario Total Nivel lecho flujo de denso aire Temperaturas Freeboar S Freeboar N Exceso de aire Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea [ton/h] 240,80 228,10 211,20 156,80 150,70 129,40 128,80 127,80 126,50 128,80 127,00 126,50 121,40 123,80 122,40 121,90 124,80 122,10 121,70 123,10 123,60 123,60 124,10 119,00 117,80 118,10 118,40 120,60 119,60 119,20 °C 91 107 104 112 112 110 103 104 107 104 107 102 116 103 104 103 103 107 100 103 105 105 102 104 105 104 105 102 103 102 [ton/h] 56,60 35,80 31,80 30,90 33,00 29,20 30,80 29,30 26,40 27,80 27,20 28,70 31,90 34,80 30,40 32,00 30,70 27,80 31,00 30,10 30,70 28,70 28,90 30,50 31,40 29,90 34,60 29,70 28,90 28,70 °C 106 135 143 129 129 124 118 120 122 121 123 117 27 122 127 128 129 135 124 129 129 130 124 120 123 124 121 124 127 124 [ton/h] 309,93 276,80 256,06 200,81 196,63 171,85 173,62 171,34 167,17 170,46 168,31 168,31 165,15 170,33 164,77 166,03 167,67 162,11 164,77 165,27 166,28 164,39 165,15 160,97 160,72 159,58 164,77 161,98 160,09 159,71 "H2O 31,90 35,10 36,60 39,70 31,50 33,40 31,50 28,90 31,30 31,10 29,00 25,80 21,40 22,40 23,70 22,30 21,90 23,10 21,40 21,50 22,60 22,50 20,80 18,80 20,30 20,80 20,90 21,80 22,90 21,30 "H2O 1,70 1,40 1,60 0,50 0,60 0,30 0,30 0,40 0,40 0,40 0,30 0,30 0,10 0,30 0,30 0,40 0,60 0,60 0,60 0,70 0,60 0,60 0,50 0,30 0,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 "H2O 2,00 1,40 1,90 0,40 0,40 0,20 0,40 0,20 0,70 0,30 0,80 0,20 0,00 0,10 0,10 1,20 0,80 0,40 0,30 0,90 0,60 0,50 0,30 0,20 0,50 0,30 0,00 0,30 0,00 0,20 % 14,54 14,02 14,02 15,19 15,30 15,31 15,31 15,29 15,31 15,31 15,31 15,30 14,86 15,25 15,32 15,32 15,31 15,32 15,31 15,31 15,35 15,31 15,31 15,31 15,32 15,33 15,32 15,31 15,32 15,33 °C 840 775 805 761 791 771 771 785 776 771 785 810 814 817 800 793 786 784 779 767 770 769 781 857 857 869 908 907 919 928 °C 810 764 782 716 731 688 698 714 709 712 718 717 670 706 698 692 697 699 697 687 692 693 687 738 717 723 703 731 727 722 °C 836 784 780 682 692 630 648 665 662 665 657 659 609 642 640 641 646 645 648 649 659 656 641 665 636 635 614 640 628 626 °C 113 135 146 136 137 134 127 127 130 129 132 128 128 127 128 131 127 131 122 125 126 126 122 123 129 130 131 134 131 129 °C 106 126 124 123 122 115 111 113 114 113 116 111 116 117 120 122 117 125 117 117 121 122 119 118 120 118 121 120 119 118 135,59 104,63 31,27 121,80 179,37 25,87 0,47 0,52 15,18 811,53 714,60 662,67 129,13 118,03 130 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.11.a: Informe diario de operación de la caldera, Julio de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Jul 02-Jul 03-Jul 04-Jul 05-Jul 06-Jul 07-Jul 08-Jul 09-Jul 10-Jul 11-Jul 12-Jul 13-Jul 14-Jul 15-Jul 16-Jul 17-Jul 18-Jul 19-Jul 20-Jul 21-Jul 22-Jul 23-Jul 24-Jul 25-Jul 26-Jul 27-Jul 28-Jul 29-Jul 30-Jul 31-Jul Total Prom Consumo comb Ton/dia 204 203 197 104 0 0 0 0 0 31 200 207 209 216 215 214 210 213 221 222 227 230 230 256 266 298 267 442 262 524 557 6425 207 HHV btu/lb 15820 15820 15820 15820 15820 15820 15820 15820 15820 15820 15946 15946 15946 15946 15946 15946 15946 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15961 15.912 Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues azufre Carbon del molino del molino screening S P [% m/m] [% m/m] [% m/m] [% m/m] 0,98 84,9 8,2 0 600 0,98 84,9 10 0 600 0,98 84,9 11 16,44 620 0,98 84,9 11,5 0 650 0,98 84,9 4 0 0 0,98 84,9 3 0 0 0,98 84,9 10,5 11,7 0 0,98 84,9 10,5 11,2 0 0,98 84,9 10,5 11,2 0 0,98 84,9 10,5 11,2 0 0,88 84,7 10,5 11,2 0 0,88 84,7 10,5 7,6 660 0,88 84,7 8,4 15 720 0,88 84,7 13 15 620 0,88 84,7 10,6 14,5 480 0,88 84,7 9 13 760 0,88 84,7 9,8 11,6 550 0,92 84,01 10,2 0 590 0,92 84,01 10,7 12 580 0,92 84,01 10,7 13 580 0,92 84,01 11 13,5 520 0,92 84,01 10,4 15 540 0,92 84,01 10,4 14,5 0 0,92 84,01 10,4 14 0 0,92 84,01 10 0 0 0,92 84,01 10 0 0 0,92 84,01 10 10,5 590 0,92 84,01 8,5 0 440 0,92 84,01 8,8 0 550 0,92 84,01 10 0 0 0,92 84,01 10 10,9 565 0,93 84,45 9,76 8,16 361,77 Total MMBTU Fuel fire 7.115 7.080 6.871 3.627 0 0 0 0 0 1.081 7.031 7.277 7.347 7.593 7.558 7.523 7.382 7.495 7.776 7.812 7.988 8.093 8.093 9.008 9.360 10.486 9.395 15.553 9.219 18.438 19.600 225.801 7.283,90 Limestone to Boiler ton 8 9 8 7 0 0 0 0 0 2 24 22 17 17 17 17 17 14 10 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 30 46 14,03 131 Vapor stream produced Temp [ToTal Diario] tons °C 1.737 456 1.769 455 1.703 452 885 450 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 211 455 1.599 466 1.666 476 1.686 480 1.670 485 1.684 485 1.666 485 1.694 496 1.665 500 1.680 500 1.665 500 1.688 500 1.677 485 1.720 480 1.978 485 1.915 500 2.096 491 1.792 500 3.699 467 1.700 478 4.610 439 5.139 480 50.994 1.644,97 401,48 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.11.b: Informe diario de operación de la caldera, Julio de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Jul 02-Jul 03-Jul 04-Jul 05-Jul 06-Jul 07-Jul 08-Jul 09-Jul 10-Jul 11-Jul 12-Jul 13-Jul 14-Jul 15-Jul 16-Jul 17-Jul 18-Jul 19-Jul 20-Jul 21-Jul 22-Jul 23-Jul 24-Jul 25-Jul 26-Jul 27-Jul 28-Jul 29-Jul 30-Jul 31-Jul Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 12,66% 12,67% 13,64% 18,39% 15,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 14,00% 10,06% 6,20% 4,15% 4,60% 7,10% 8,90% 9,47% 10,02% 9,50% 9,20% 11,20% 10,60% 9,30% 11,30% 10,73% 10,53% 9,34% 19,26% 8,41% 22,51% 22,00% [%] 6,23% 6,38% 6,83% 11,09% 10,00% 19,00% 19,00% 19,00% 19,00% 0,00% 8,40% 8,20% 8,10% 8,00% 7,80% 7,80% 7,53% 7,58% 7,60% 7,60% 7,40% 7,20% 7,10% 6,20% 5,88% 5,49% 6,05% 4,04% 6,04% 3,81% 3,50% [ppm] 157,00 160,00 214,00 132,00 2,00 0,00 0,00 0,00 0,00 73,00 249,00 213,00 141,00 64,20 34,00 21,20 172,00 283,00 175,00 182,00 232,00 364,00 456,00 446,00 303,00 104,00 129,00 157,00 187,00 250,00 218,00 [ton/day] 0,91 0,94 1,26 0,62 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,15 1,67 1,45 0,96 0,45 0,23 0,14 1,12 1,88 1,21 1,27 1,62 2,56 3,18 3,23 2,22 0,83 0,96 1,69 1,37 3,14 2,86 [lb/MBTU] 0,28 0,29 0,40 0,37 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,30 0,52 0,44 0,29 0,13 0,07 0,04 0,34 0,55 0,34 0,36 0,45 0,70 0,87 0,79 0,52 0,17 0,23 0,24 0,33 0,38 0,32 [ppm] 40,00 38,00 70,00 49,00 29,00 0,00 0,00 0,00 0,00 29,00 33,00 0,00 0,00 64,50 78,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 13,00 0,00 37,00 49,00 [lb/MBTU] 0,09 0,08 0,16 0,16 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,13 0,08 0,00 0,00 0,15 0,19 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,00 0,07 0,09 0,92 1,05 0,96 1,59 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,52 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 2,59 2,10 1,45 2,45 2,40 2,63 2,63 2,37 2,28 2,03 0,88 1,37 2,31 1,95 0,92 10,02% 8,32% 165,11 1,22 0,31 17,10 [ton/day] 0,29 0,27 0,49 0,26 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,06 0,26 0,00 0,00 0,52 0,64 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,18 0,00 0,57 0,79 4,33 0,14 0,04 1,36 Disposed ash [Ton] 17,92 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 40,06 0,00 40,67 13,20 46,23 0,00 0,00 46,04 54,54 23,43 45,65 0,00 0,00 13,83 0,00 50,27 54,43 38,66 0,00 0,00 484,93 15,64 132 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.11.c: Informe diario de operación de la caldera, Julio de 2005. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Jul 02-Jul 03-Jul 04-Jul 05-Jul 06-Jul 07-Jul 08-Jul 09-Jul 10-Jul 11-Jul 12-Jul 13-Jul 14-Jul 15-Jul 16-Jul 17-Jul 18-Jul 19-Jul 20-Jul 21-Jul 22-Jul 23-Jul 24-Jul 25-Jul 26-Jul 27-Jul 28-Jul 29-Jul 30-Jul 31-Jul Total Prom Primario Lecho Secundario Temperaturas Total Exceso Nivel lecho Freeboar S Freeboar N flujo de de aire denso aire [ton/h] 118,8 123,1 126,7 x x x x x x 143 140,6 142,7 142,1 141,4 138,2 137,7 139,2 137,3 138,6 136,2 136,4 137,1 136,2 135,7 157,4 141,4 177,8 138,2 226,3 257,6 146,2 °C 100 105 98 x x x x x x 110 112 108 108 109 107 109 107 104 105 107 107 107 104 103 103 108 111 107 117 124 107 [ton/h] 29,9 30,7 34,4 x x x x x x 48,1 48,2 48,6 46,7 42,1 37,7 31,8 32,4 38,1 38,4 38,4 38,5 37,9 36,5 41,2 39,7 39,5 68,3 43,7 114,8 115,0 39,6 °C 121 122 124 x x x x x x 127 123 122 122 130 129 118 119 127 127 129 127 126 126 123 126 125 115 119 106 118 122 [ton/h] 160,47 165,65 173,24 x x x x x x 203,84 200,43 202,83 200,17 195,37 187,78 181,46 183,35 187,4 189,3 186,64 187,15 190,82 185,88 190,06 210,29 193,85 257,96 194,86 351,28 384,03 199,54 "H2O 21,20 20,10 18,50 "H2O 0,00 0,00 0,00 "H2O 0,30 0,50 0,00 13,80 18,60 23,00 23,70 25,30 25,20 25,50 24,40 24,80 24,50 25,60 25,50 25,00 25,00 25,90 26,60 27,40 27,40 27,50 22,40 22,70 26,8 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 0,30 0,80 0,50 1,10 0,20 1,80 1,80 0 0,10 0,00 0,60 0,80 0,20 0,20 0,90 0,00 0,00 0,30 0,10 0,10 0,10 0,10 0,30 0,70 0,90 0,90 0,10 2,10 1,90 0,1 % 15,33 15,32 15,32 x x x x x x 14,79 13,90 13,80 13,82 14,92 15,30 13,30 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 15,31 14,74 14,37 14,53 13,70 15,11 13,78 15,06 15,26 147,84 107,48 46,41 122,92 206,55 23,86 0,32 0,45 14,78 Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea °C 937 931 932 x x x x x x 921 887 851 837 812 797 809 793 787 771 774 788 795 788 802 821 823 879 845 906 933 867 °C 723 700 677 x x x x x x 618 633 651 661 674 679 687 701 697 692 700 719 726 722 745 789 765 839 770 890 914 758 °C 626 609 600 x x x x x x 562 586 601 608 611 614 617 632 634 634 635 656 664 664 685 747 709 834 708 904 947 690 °C 126 128 137 x x x x x x 140 139 137 138 145 138 138 137 130 131 132 138 131 128 131 131 132 137 130 150 161 130 °C 115 117 126 x x x x x x 129 128 125 129 137 130 129 128 126 125 128 127 127 124 126 128 128 133 122 141 154 124 843,44 725,20 671,08 135,80 128,24 133 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.12.a: Informe diario de operación de la caldera, Agosto de 2005. (Combustible, caliza y vapor). Dia 01-Ago 02-Ago 03-Ago 04-Ago 05-Ago 06-Ago 07-Ago 08-Ago 09-Ago 10-Ago 11-Ago 12-Ago 13-Ago 14-Ago 15-Ago 16-Ago 17-Ago 18-Ago 19-Ago 20-Ago 21-Ago 22-Ago 23-Ago 24-Ago 25-Ago 26-Ago 27-Ago 28-Ago 29-Ago 30-Ago 31-Ago Total Prom Consumo comb Ton/dia 257 275 221 254 230 210 317 522 196 302 466 191 464 613 617 618 622 626 614 617 689 548 607 609 609 621 607 610 615 614 623 14361 483,35 HHV azufre btu/lb 16239 16239 16239 16239 16239 16239 16239 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16136 16134 16134 16134 16134 16134 16134 16134 16134 16134 16134 [% m/m] 0,95% 0,95% 0,95% 0,95% 0,95% 0,95% 0,95% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 1,14% 16158,61 1,10% Analisis y composición del combustible Humedad Humedad coke despues despues Carbon del molino del molino screening S P [% m/m] [% m/m] [% m/m] 85,27% 10,00% 9,40% 556 85,27% 10,00% 11,40% 430 85,27% 10,00% 10,80% 555 85,27% 10,00% 11,20% 650 85,27% 10,00% 11,20% 650 85,27% 11,10% 14,00% 600 85,27% 8,50% 14,00% 440 86,45% 8,50% 0,00% 0 86,45% 10,50% 0,00% 575 86,45% 10,90% 0,00% 500 86,45% 10,90% 0,00% 500 86,45% 10,90% 14,00% 600 86,45% 10,80% 13,50% 640 86,45% 10,00% 14,00% 640 86,45% 9,80% 14,50% 600 86,45% 10,70% 15,20% 570 86,45% 10,40% 14,50% 530 86,45% 9,60% 0,00% 515 86,45% 11,50% 0,00% 555 86,45% 10,00% 0,00% 615 86,45% 9,60% 0,00% 600 86,45% 11,00% 0,00% 525 86,45% 11,60% 0,00% 700 86,45% 11,60% 12,00% 646 86,45% 11,60% 12,60% 600 86,45% 11,60% 12,00% 590 86,45% 11,60% 12,30% 670 86,45% 11,60% 11,90% 730 86,45% 11,60% 13,10% 685 86,45% 13,95% 0,00% 590 86,45% 11,45% 20,20% 590 86,18% 10,69% 8,45% 569,26 Total MMBTU Fuel fire Limestone to Boiler 9201 9845 7912 9093 8234 7518 11349 18569 6972 10743 16577 6795 16506 21807 21949 21984 22127 22269 21842 21949 24510 19492 21590 21662 21662 22088 21590 21697 21875 21839 22162 ton 20 17 22 25 11 13 16 35 17 23 32 14 29 51 53 48 44 51 51 51 51 51 51 51 51 51 52 51 51 46 42 17.206,71 37,77 134 Vapor stream produced Temp [ToTal Diario] tons °C 1637 498 2171 498 1639 483 2036 472 1729 478 1430 464 2493 490 4728 449 1434 471 2460 480 4150 453 1415 450 4089 469 5665 465 5667 463 5593 470 5620 475 5731 472 5704 470 5646 473 5697 474 5748 471 5720 473 5672 469 5584 469 5617 473 5598 472 5554 472 5593 471 5575 467 5580 466 132.975 4.289,52 471,61 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.12.b: Informe diario de operación de la caldera, Agosto de 2005. (Gases de escape, Cs/S, Ceniza). Analisis de los gases de escape Dia 01-Ago 02-Ago 03-Ago 04-Ago 05-Ago 06-Ago 07-Ago 08-Ago 09-Ago 10-Ago 11-Ago 12-Ago 13-Ago 14-Ago 15-Ago 16-Ago 17-Ago 18-Ago 19-Ago 20-Ago 21-Ago 22-Ago 23-Ago 24-Ago 25-Ago 26-Ago 27-Ago 28-Ago 29-Ago 30-Ago 31-Ago Total Prom opacity oxigen Nox Nox Nox (0.075) SO2 SO2 SO2 (0.27) Ca/S ratio [%] 9,14% 11,00% 8,73% 10,30% 8,70% 10,61% 16,25% 28,46% 11,62% 18,56% 23,73% 12,80% 14,30% 14,80% 14,70% 14,60% 14,70% 20,80% 12,49% 34,59% 79,50% 67,08% 24,07% 42,00% 23,00% 36,00% 25,00% 25,00% 22,00% 59,00% 57,61% [%] 6,34 6,24 6,58 6,2 6,77 7,47 6,16 3,9 7,2 6,24 4,44 7,4 4,5 3,3 3,2 3,2 3,3 3,12 3,12 3,21 3,18 3,14 3,25 3,3 3,3 3,26 3,35 3,4 3,4 3,41 3,41 [ppm] 174,00 105,00 278,70 451,00 359,00 213,00 135,00 281,00 386,00 454,00 225,00 165,00 178,00 255,00 219,00 191,00 168,00 174,00 150,00 174,00 161,00 159,00 187,00 213,00 232,00 194,00 197,00 195,00 189,00 192,00 192,00 [lb/MBTU] 0,31 0,18 0,50 0,79 0,65 0,41 0,23 0,42 0,73 0,80 0,35 0,32 0,28 0,37 0,32 0,28 0,25 0,25 0,22 0,25 0,23 0,23 0,27 0,31 0,34 0,28 0,29 0,03 0,28 0,28 0,28 [ppm] 0 0 0 0 0 0 1 15 0 0 0 0 40 50 48 43 92 52 79 62 85 78 74 73 39 118 119 117 134 131 72 0,92 0,92 0,98 0,92 0,92 2,11 1,72 2,29 2,96 2,6 2,34 2,5 2,06 2,75 2,84 2,56 2,34 2,69 2,74 2,73 2,44 2,56 2,31 1,14 1,14 1,14 1,14 1,14 1,14 2,06 1,85 4,46 220,86 0,35 49,10 [ton/day] 0 0 0 0 0 0 0,01 0,24 0 0 0 0 0,58 0,9 0,86 0,77 1,67 0,95 1,38 1,11 1,71 1,22 1,28 1,27 0,68 2,09 2,07 2,05 2,37 2,25 1,29 26,7 0,86 [lb/MBTU] 0 0 0 0 0 0 0 0,03 0 0 0 0 0,08 0,09 0,09 0,08 0,17 0,09 0,14 0,11 0,15 0,14 0,13 0,13 0,07 0,21 0,21 0,21 0,24 0,23 0,13 24,88% [ton/day] 1,28 0,82 1,79 3,24 2,44 1,40 1,21 3,54 2,31 3,89 2,62 0,98 2,11 3,69 3,17 2,77 2,47 2,55 2,15 2,52 2,60 2,03 2,66 3,05 3,32 2,82 2,82 2,81 2,75 2,79 2,83 77,40 2,50 0,09 1,93 Disposed ash [Ton] 13,35 67,19 3,33 0 0 35,12 0 70,12 65,35 18,63 0 56,52 0 0 0 42,02 97,51 89,64 91,55 87,78 0 78,19 29,2 109,72 94,4 82,44 69,96 0 68,44 71,97 70,66 1342,4 45,58 135 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo C.12.c: Informe diario de operación de la caldera, Agosto de 2005. (Parámetros de combustión). Flujos de aire Dia 01-Ago 02-Ago 03-Ago 04-Ago 05-Ago 06-Ago 07-Ago 08-Ago 09-Ago 10-Ago 11-Ago 12-Ago 13-Ago 14-Ago 15-Ago 16-Ago 17-Ago 18-Ago 19-Ago 20-Ago 21-Ago 22-Ago 23-Ago 24-Ago 25-Ago 26-Ago 27-Ago 28-Ago 29-Ago 30-Ago 31-Ago Total Prom Primario Lecho Secundario [ton/h] 184,6 130,2 127,2 126,8 121,4 122,7 248,9 117,3 118,8 254,4 119,7 151,8 256,1 257,1 256 257,3 257,8 257,9 258,7 260,1 254,9 256,3 258,1 255,7 260 256,7 260 254,1 256,3 258,2 259 °C 106 101 109 105 108 107 117 105 106 120 115 112 126 127 126 120 122 124 123 125 124 123 124 127 125 125 124 122 122 121 121 [ton/h] 84,9 35,8 36,9 35,3 36,4 36,9 116,4 32,5 31,5 119,1 33,1 44,5 123,2 123 119,8 121,2 119,8 119,6 122,9 120,7 121,5 122,7 123,7 122 120,8 120,2 120,8 123,3 123,3 116,5 125,4 °C 105 117 127 122 121 121 108 119 123 111 129 127 115 116 119 112 114 116 116 117 115 114 114 115 117 116 116 216,58 118,13 95,28 Temperaturas Total Nivel lecho Exceso flujo de Freeboar S Freeboar N de aire denso aire "H2O 28,40 30,80 32,70 29,70 28,80 29,80 20,60 28,00 30,40 22,40 29,50 31,10 24,60 25,80 24,90 27,20 28,10 26,40 25,20 25,40 24,90 24,20 25,20 24,00 26,80 23,00 23,80 "H2O 0,70 0,10 0,30 0,20 0,20 0,20 2,00 0,00 0,00 1,90 0,00 0,50 2,50 2,40 2,60 2,40 2,30 2,40 2,50 2,60 2,60 2,60 2,50 2,30 2,70 2,40 2,30 "H2O 0,80 0,00 0,30 0,00 0,00 0,10 2,20 0,00 0,00 1,80 0,00 0,20 2,40 2,20 3,80 2,50 2,60 2,40 3,00 3,30 2,40 2,60 2,30 2,20 3,00 2,80 2,10 112 114 111 [ton/h] 280,6 179,18 177,16 175,01 170,96 172,35 375,69 162,62 163,5 383,78 167,17 209,02 389,47 390,36 386,06 388,96 387,7 387,95 392 391,62 387,19 389,85 392,13 388,21 392 387,45 390,99 387,95 390,36 385,3 395,03 26,80 23,40 24,3 2,40 2,40 2,2 2,60 2,40 3,2 116,63 323,15 26,54 1,67 1,77 Hogar Entrada ciclon Entrada H.R.A. Salida H.R.A. Chimenea % 13,92% 14,71% 15,31% 14,95% 15,08% 15,32% 15,08% 15,25% 15,31% 15,28% 15,20% 15,30% 15,22% 15,31% 15,31% 15,31% 15,30% 15,30% 15,31% 15,33% 15,32% 15,31% 15,31% 15,31% 15,31% 15,31% 15,31% 15,31% 15,31% 15,31% °C 886 845 809 814 812 811 934 867 814 934 877 873 937 941 943 931 944 939 936 940 944 940 944 944 941 945 938 942 946 938 943 °C 845 738 735 724 718 708 916 701 707 906 678 804 910 913 909 903 912 906 908 909 915 910 913 914 909 912 907 908 914 905 913 °C 825 663 671 654 643 637 930 610 626 935 598 734 920 926 929 921 942 942 927 934 935 933 928 931 928 930 927 924 931 928 931 °C 126 121 137 128 126 125 139 119 124 154 132 138 161 162 158 153 155 157 156 157 156 156 157 160 157 154 154 153 154 153 153 °C 126 113 130 122 121 118 144 116 119 149 127 133 157 158 152 141 146 146 142 145 145 144 146 148 146 145 143 142 142 142 143 0,15 908,13 853,87 844,94 146,29 138,42 136 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Anexo D “Entalpía de formación, función de Gibbs y entropía absoluta.” 137 Universidad del BíoBío Departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Título Entalpía de formación, Función de Gibbs de formación y entropía absoluta. 138