El calor requerido para producir vapor en un caldera se genera en horno de calderas por la combustión de combustible.
¿Qué es la combustión?
Combustión es un proceso químico durante el cual el oxígeno se combina con diferentes elementos de combustible. Durante esta combinación, se produce una cantidad definida de calor por unidad de masa de elemento combustible dependiendo del elemento con el que se combina el oxígeno. Los elementos que participan en el proceso de combustión son el oxígeno, el hidrógeno, el carbono y el azufre. Hay varios otros elementos en el combustible (carbón) que sí participan en el proceso de combustión como el hierro, el silicio, etc. Suelen existir en pequeñas cantidades y se clasifican como impurezas del combustible. Estas impurezas producen ciertos desechos durante la combustión del carbón y permanecen en forma de cenizas y almacenadas en el pozo de cenizas de vapor horno de calderasdespués de la combustión. La combustión del combustible, incluido el carbón, requiere tres etapas para ser completada.
- La absorción de calor para elevar la temperatura del combustible hasta el punto de ignición.
- La destilación y la quema de gases volátiles.
- Combustión de carbono fijo.
Mientras el carbón se alimenta al horno de la caldera en forma pulverizada, la temperatura del carbón se eleva primero a su punto de ignición las materias volátiles del carbón llamadas hidrocarburos, como el gas de pantano, el alquitrán, la brea, la nafta se separan del carbón y se expulsan en forma gaseosa. Estos gases se combinan con el oxígeno del aire que se suministra a través del lecho del combustible caliente (carbón) del caldera de vapor. Después de que los hidrocarburos son expulsados del carbón, el carbono sólido se une al oxígeno del aire y forma monóxido de carbono y dióxido de carbono. Las sustancias del carbón que no son combustibles caen a través de la rejilla en el pozo debajo del horno de la caldera en forma de ceniza.
Hasta ahora el proceso de combustión, suficiente aire para ser suministrado en el horno. Generalmente se requieren aproximadamente 12 libras de aire para completar la combustión de una libra de carbón. Pero en la práctica, el doble o más de esta cantidad de aire se suministra en el horno por tiro forzado, ya que la condición ideal de la combustión no se puede lograr en la práctica. Siempre es bastante difícil suministrar aire a toda la parte de la caldera de vapor de manera uniforme.
Por otro lado, no se debe suministrar aire demasiado blando al horno. Si se suministra aire a una velocidad muy superior a la especificada, puede existir la posibilidad de expulsar los gases de hidrocarburos antes de que se complete el proceso de combustión. Por lo tanto, el aire debe ser suministrado al horno a una tasa alta pero controlada.
El diseño y funcionamiento principal del horno de calderas es obtener una combustión con un mínimo de humo. La combustión con menos humo se ofrece principalmente por dos razones,
- El humo es una de las principales causas de la contaminación del aire.
- El humo es la indicación de una combustión incompleta. Los gases visibles no quemados se muestran en forma de humo.
El principio de la combustión completa es bastante simple, pero no siempre es posible llevarlo a cabo en caldera de vapor. Introducir carbón en el horno de la caldera, elevar la temperatura hasta el punto de combustión y suministrar suficiente aire para la combustión puede no ser suficiente para una combustión exitosa. Hay otro factor que debe tenerse en cuenta al diseñar un horno. Es igualmente importante mezclar bien el aire con los gases combustibles y que se mantenga a una temperatura suficientemente alta durante el proceso. Cuando el carbón bituminoso fresco es quemado, en el lecho de combustible del horno de la caldera, los gases combustibles son expulsados y gran parte de ellos permanecen sin quemar y son llevados a la chimenea si el aire no se mezcla con ellos adecuadamente.
Hay muchos procesos de mezcla de aire desarrollados para los hornos de calderas de vapor. Uno de los métodos populares de calderas es proporcionar a la cámara de combustión revestida de ladrillos refractarios de amplio tamaño con deflectores adecuados para mezclar adecuadamente los gases con el aire, la introducción de suficiente aire calentado en la combustión para consumir los gases combustibles antes de llegar a la superficie de calentamiento de la caldera.
Construcción de un horno de calderas
Para una combustión exitosa un horno de calderas tiene algunas partes esenciales en su construcción, como
- Una rejilla para el combustible de apoyo (carbón).
- Cámara de combustión en la que se produce la combustión Medios de suministro de aire fresco.
- Una pena de ceniza por recoger y atrapar los desechos del combustible durante la combustión.
Rejilla del horno de calderas
Grate se proporciona en un horno de caldera de vapor para soportar el combustible sólido del horno. La rejilla está diseñada de tal manera que también puede permitir que el aire admita aire en el combustible sólido para su combustión. Las aberturas de la parrilla no deben ser tan grandes como para permitir que los parciales de combustible no quemado caigan a través de ellas y, por otra parte, estas aberturas no deben ser tan estrechas como para obstruir la cantidad de aire suficiente para pasar a través del combustible.
Caja de fuego y cámara de combustión del horno
Firebox del horno de la caldera es el lugar justo encima de la rejilla y cámara de combustión es la extensión de ésta donde se produce la combustión de hidrocarburos volátiles. El calor que se produce debido a la combustión es absorbido por el caldera de vapor superficie en la parte superior de la cámara de combustión. Diferentes ladrillos de fuego de pared y deflectores se proporcionan en la cámara de combustión adecuada mezcla de aire con gases combustibles.
Ash Pit
El pozo de cenizas del horno de la caldera de vapor es una cámara provista debajo de la rejilla para atrapar los desechos (cenizas) del fuego de arriba. El pozo de cenizas también funciona como cámara de suministro de aire a través de la rejilla. Debe haber suficiente altura entre el piso inferior del cenicero y la rejilla para que haya suficiente espacio de aire. En la práctica común se inclina el piso del foso hacia el frente, para facilitar la retirada de las cenizas.
