En esta nueva entrada hemos querido destacar los principales puntos fuertes de nuestros quemadores industriales de Dunphy, que certifican el beneficio de la eficiencia energética:
- La importancia de conocer el diseño del flujo de aire del quemador industrial
- Medimos la eficiencia energética gracias a la eficacia de la modulación digital y los variadores de frecuencia
- La eficacia de combustión en quemadores industriales está directamente relacionada con la eficiencia energética
- Cómo se pueden reducir las emisiones de carbono al mínimo en los quemadores industriales
- Ventajas y desventajas de la recirculación de los gases de combustión en quemadores industriales para el control de los niveles de NOx
- Conoce nuestro analizador de gases de combustión para quemadores industriales
1# La importancia de conocer el diseño del flujo de aire del quemador industrial
En primer lugar es vital conocer los datos operativos que proporciona el quemador industrial para respaldar los siguientes factores referentes a la eficiencia energética:
- El flujo de aire eficiente del quemador industrial
- Los márgenes de regulación de la combustión
- El control digital directo de combustión
- El control de velocidad del motor del quemador industrial
- El exceso de oxígeno/exceso de aire en el proceso de combustión
- El análisis de los gases de combustión
- El control de las emisiones de NOx, CO yCO2
El quemador industrial es el cerebro del conjunto de la caldera de combustión.
Si deseamos ahorrar mucho tiempo y dinero en el proyecto, tenemos que elaborar una especificación detallada del rendimiento de la caldera.
En comparación con una caldera nueva, el quemador instalado sobre la cubierta puede llegar a suponer aproximadamente la mitad del coste de la inversión, pero es el quemador industrial al contrario que la caldera, el que tiene un mayor impacto en todos los niveles de eficiencia energética, coste y emisiones.
Los quemadores industriales con diseño de flujo de aire axial han sido desarrollados específicamente para eliminar las averías derivadas del flujo de aire en el caso de los quemadores de pistola o de copa giratoria. El flujo de aire axial genera una distribución uniforme del aire en todos los niveles del encendido, incluso en un funcionamiento de baja potencia.
A menudo los fabricantes ignoran el estado de baja potencia y calculan los niveles de eficacia a velocidad máxima (normalmente por debajo del 10% del funcionamiento del quemador).
El flujo de aire axial resulta fundamental para garantizar:
- Una buena eficacia de combustión en todo el margen de regulación del quemador industrial
- Un consumo siempre bajo de combustible en el quemador
- Un nivel de emisión de NOx realmente bajo, que facilite la eficiencia energética
- Niveles de ruido por debajo de los 65d(B)A sin aislamientos acústicos
- No se necesitan clapetas de aire que regulen el aire ni turbuladores como equipos auxiliares
2# Medimos la eficiencia energética gracias a la eficacia de la modulación digital y los variadores de frecuencia
Siempre que el quemador industrial con diseño para flujo de aire axial disponga de un obturador giratorio, la adición de un dispositivo de modulación digital y de un variador de frecuencia (control de velocidad variable) garantizará la precisión de la combustión y, de esta manera, garantizará la eficiencia energética en el consumo energético.
Un quemador industrial DUNPHY de modulación digital, instalado junto con un variador de frecuencia, puede planificar la carga con respecto a una modulación equivalente a una décima o doceava parte de la potencia máxima. Esto reducirá de forma significativa los procesos de paro y marcha de la caldera, minimizando así el estrés al que están sometidos tanto el quemador como los componentes de combustión.
Sin una modulación electrónica los procesos constantes de refrigeración y recalentamiento se expanden y se contraen (y, por lo tanto, debilitan) continuamente las piezas refractarias y metálicas de la caldera. Esto tiene como resultado unos costes de mantenimiento y sustitución elevados, así como un aumento del tiempo de inactividad de la caldera.
Si añadimos a todo esto los efectos por histéresis (si continua empleándose una modulación mecánica) el coste energético y monetario será enorme.
Para obtener subvenciones de capitales optimizados (ECA), el quemador industrial debe estar incluido en la lista de tecnología energética. Para estar dentro de ésta, todos los quemadores de gas y multicombustible con una potencia superior a 400 kW tienen que tener un sistema DDCC y un variador de frecuencia instalados en el ventilador de tiro forzado.
Por ello, el uso de un dispositivo de propulsión de velocidad variable ahorra energía y reduce los niveles de ruido disminuyendo así la velocidad del ventilador del quemador industrial hasta el nivel óptimo exigido para ajustar los flujos de aire o combustible.
3# La eficacia de combustión en quemadores industriales está directamente relacionada con la eficiencia energética
La eficacia de la combustión puede medirse comparando los niveles de porcentaje de oxígeno tomados de las lecturas de los gases de combustión. Normalmente, las calderas emitirán gases de combustión a una temperatura aproximada de 250º.
En calderas similares, la diferencia en la temperatura de los gases de combustión puede diferir (como máximo) en 15ºC. Esto afecta al rendimiento en menos de un 0,5%. Pero la diferencia entre los niveles de exceso de oxigeno puede afectar el rendimiento en más de un 10% y esto tendrá un impacto importante en el rendimiento y coste del combustible.
Comprueba siempre las medidas del rendimiento a niveles de baja potencia. A menudo, se ignora el estado de baja potencia a la hora de medir distribución del flujo de aire. Muchos fabricantes de quemadores determinan el rendimiento al nivel de capacidad máxima (potencia máxima).
Los sistemas de regulación de oxigeno son una manera de gestionar la eficacia de la combustión a través del ahorro de combustible. Mantiene coeficientes de aire/combustible óptimos y maximiza la eficacia de la combustión controlando continuamente y ajustando automáticamente los niveles de oxigeno en los gases de combustión.
Consideramos que un buen sistema de regulación continua de oxigeno minoriza el impacto de cada ajuste en la regulación.
Esto elimina cualquier problema de retardo y hace posible la regulación de oxigeno independientemente de la frecuencia y la rapidez con la que cambie la velocidad.
4# Cómo se pueden reducir las emisiones de carbono al mínimo en los quemadores industriales
No existe ni una sola prestación de una caldera o un quemador industrial que pueda garantizar una reducción de las emisiones de carbono. Sin embargo, existe una serie de variables fundamentales que deben acoplarse como un puzzle para garantizar que las emisiones CO2 se reducen realmente y de forma sistemática. La clave para reducir las emisiones de carbono es reducir la cantidad de combustible utilizado sin comprometer el rendimiento.
Y lograr una buena eficiencia energética, mediante la eficacia en el uso del combustible depende de que todas las piezas del puzzle estén en el sitio correcto.
Para reducir las emisiones de carbono tenemos que tener unos elementos críticos presentes:
Diseño de quemadores industriales de flujo de aire axial que ofrecerá:
- Una alta eficiencia energética en la combustión
- Un margen de regulación elevado en los quemadores industriales
- Exceso de aire reducido dentro de los quemadores industriales
Diseño de caldera en 3 pasos:
- Una amplia superficie de transferencia térmica
- Una tasa reducida de pérdida de calor
- Una temperatura baja de los gases de combustión
- Niveles altos de aislamiento con una conductividad térmica baja
Si todos estos elementos que componen el quemador industrial están situados correctamente, nos ayudará a comprobar como las emisiones de CO2 se reducen al mínimo.
El diseño de la caldera resulta crítico a la hora de garantizar la máxima eficacia y unos niveles bajos de NOx. Un componente fundamental en los quemadores industriales es el principio del flujo de aire axial que, utilizado junto con una caldera dimensionada correctamente, permite a los quemadores industriales a convertirse intrínsecamente en emisores de niveles bajos de NOx.
La separación de aire/combustible es uno de los métodos más eficaces de reducción de NOx y se logra separando el aire y el combustible en zonas de condiciones sub-estequiométricas y sobre-estequiométricas. El principal objetivo de esta técnica es dividir el aire en tres patrones característicos e independientes: primario, secundario y terciario. Cada uno de estos patrones se puede controlar por sí solo.
Los quemadores industriales con diseño de flujo de aire axial, cuentan con cabezales de ultra bajo contenido en NOx que cuando están instalados en una caldera bien diseñada lograrán disminuir fácilmente las emisiones de NOx impulsando así la eficiencia energética.
El diseño de la caldera u horno debe garantizar la eliminación de los puntos conflictivos. Las corrientes inducidas se crean para facilitar la circulación de los gases de combustión internos y la forma prevé una transferencia baja y homogénea del calor.
5# Ventajas y desventajas de la recirculación de los gases de combustión en quemadores industriales para el control de los niveles de NOx
La principal ventaja de la recirculación de los gases de combustible (FGR) es que, el FGR es una técnica extendida y probada de reducción de los niveles de NOx especialmente de NOx térmico.
Por otro lado, las desventajas de la recirculación de los gases de combustible. En este caso, las reducciones de los niveles de NOx pueden ser relativamente modestas y la aplicación de la FGR da lugar a restricciones aún mayores en el diseño de la caldera.
Por ejemplo, si la cantidad de gas recirculado es de 20%, la capacidad dentro de la caldera deberá aumentar, incrementando así también su tamaño. Esto significa que la FGR no puede modificarse fácilmente sin una reducción de la potencia de la caldera.
La FGR también exige un control sofisticado, un amplio y pesado sistema de canalización externo y en algunos casos, quemadores industriales. Todo este equipo tiene que funcionar a las temperaturas de los gases de combustión. Como resultado de ello, los costes iniciales y los de mantenimiento aumentan y la fiabilidad de la caldera disminuye.
6# Conoce nuestro analizador de gases de combustión para quemadores industriales
El analizador de gases de combustión Ecom de Dunphy ofrece mediciones exactas y semicontinuas de las emisiones de gases de combustión para instaladores de gas o de aceite. Esta herramienta compacta y portátil ofrecerá valores precisos (Oxigeno, monóxido de carbono, temperaturas, eficacia de la caldera, exceso de aire…). Valores fundamentales para aumentar el rendimiento del combustible, el mantenimiento y su eficacia energética.
Contacta con nuestros profesionales en combustión para informarte mejor sobre cómo lograr la máxima eficiencia energética gracias a los quemadores industriales Dunphy.
