Porque debe instalar un controlador de la purga de una caldera

Antecedentes

Para reducir los niveles de sólidos disueltos totales y suspendidos en una caldera, agua periódicamente es descargada o purgada. Altos contenido de sólidos disueltos pueden conducir a la formación de espuma y arrastre de agua de la caldera en el vapor. Esto podría generar golpes de ariete, que pueden dañar tuberías, trampas de vapor, o equipos de proceso. La purga de superficie elimina sólidos disueltos que se acumulan cerca de la superficie del líquido de la caldera y, a menudo, es un proceso continuo.

Sólidos suspendidos y disueltos también pueden formar lodo. Lodos deben eliminarse ya que reducen la capacidad de transferencia de calor de la caldera, dando por resultado baja eficiencia de conversión de combustible a vapor y danos a contenedores presurizados. Los lodos se elimina por purga de lodos o fondo.

Durante el proceso de purga de superficie, una cantidad controlada de agua de la caldera, que contiene concentraciones altas de sólidos disueltos, se descarga en el alcantarillado. Además de desperdiciar agua y productos químicos, el proceso de purga desperdicia energía de calor, porque el líquido de purga esta a la misma temperatura que el vapor producido, aproximadamente 366 ° F para 150-pounds-per-square-inch-gauge (psig) vapor saturado, y los sistemas de recuperación de calor de purga, si están disponibles, no son 100% eficientes. (Residuos de calor puedes ser recuperado a través de un intercambiador de calor de purga o un tanque flash en combinación con un sistema de recuperación de calor.

Ventajas de los Sistemas de Control Automático

Con control manual de purga de superficie, no hay ninguna manera de determinar la concentración de sólidos disueltos en el agua de la caldera, ni la tasa de purga óptima. Los operadores no saben cuándo purgar ni por cuanto tiempo. Además, utilizando una tasa fija de purga no se toman en cuenta los cambios del agua de alimentación ni las condiciones del agua de alimentación, o las variaciones en la demanda de vapor o condensado de retorno.

Un sistema de control de purga automática optimiza las tasas de purga de superficie regulando el volumen de agua descargada de la caldera en función de la concentración de sólidos disueltos presentes. Los sistemas de control automático de purga de superficie mantienen la química del agua dentro de límites aceptables, mientras se minimiza la purga y la reducción de las pérdidas de energía. Ahorros de costo provienen de la reducción significativa en el consumo, disposición, tratamiento y calentamiento de agua.

Cómo funciona

Con un sistema de control de purga automática, sondas de alta o baja presión se utilizan para medir la conductividad. Las sondas de conductividad retroalimentan a un controlador de purga que compara la conductividad medida con un valor de consigna y luego transmite una señal de salida que llega a una válvula de purga.

La conductividad es una medida de la corriente eléctrica llevada por iones positivos y negativos cuando se aplica un voltaje a través de electrodos en una muestra de agua. Conductividad aumenta cuando aumentan las concentraciones de iones disueltos.

La corriente medida es directamente proporcional a la conductividad específica del fluido. Sólidos disueltos totales, sílice, concentraciones de cloruro, o alcalinidad, contribuyen a las medidas de conductividad. Estas especies químicas son indicadores fiables de sales y otros contaminantes en el agua de la caldera.

Aplicaciones

Calderas sin un sistema de recuperación de calor de purga y con tasas de purga alta ofrecen el mayor potencial de ahorro de energía. La tasa de purga óptima es determinada por una serie de factores, incluyendo el tipo de caldera, presión de trabajo, tratamiento de agua y calidad del agua de reposición. El ahorro también depende de la cantidad de condensado a la caldera. Con un bajo porcentaje de retorno de condensado, se necesita más de reposición de agua y se requiere purga adicional. Las tasas de purga de calderas a menudo van desde 1% al 8% de la tasa de flujo de agua de alimentación, pero pueden ser tan altas como 20% para mantener los límites de sílice y de alcalinidad cuando el agua de reposición tiene un contenido alto de sólidos.

Ejemplo de rendimiento y precio

Para una caldera de 100.000 libras por hora (lb / hr) de vapor, disminuyendo la tasa de purga requerida de 8% a 6% de la tasa de flujo de agua de alimentación, se logran reducir los requerimientos de agua de reposición por aproximadamente 2.300 libras/hr. El ahorro anual de energía, agua y productos químicos debido a las reducciones de tasa de purga por un sistema de muestra se resume en la tabla a continuación. En muchos casos, estos ahorros pueden proporcionar un período de recuperación simple de 1 a 3 años de la inversión en un sistema de control de purga automática.

Ahorros a través de la instalación del sistema de Control de purga automática

Reducción de purga, lb/hr

Ahorro anual de $

Combustible

Agua y productos químicos

Total

1.000

27.200

4.200

31.400

2.000

54.400

8.400

62.800

4.000

108.800

16.800

125.600

 

La compra e instalación de un sistema de control de purga automática puede costar entre $2.500 y $6.000 (Paquete de Control de caldera). El sistema completo consiste en una sonda de presión baja y alta conductividad, compensación de temperatura, controlador y una válvula de purga. Algunos sistemas están diseñados para controlar la conductividad de agua de alimentación y purga de múltiple calderas. El costo total del sistema de purga automático es dependiente de la presión de trabajo del sistema y las opciones de diseño y las prestaciones especificadas.

Prácticas recomendadas

La sociedad americana de ingenieros mecánicos (ASME) ha desarrollado un consenso sobre las prácticas operativas para la purga de la caldera. Secciones VI y VII de la caldera de ASME y código del recipiente de presión describen las prácticas recomendadas. La caldera de ASME y código del recipiente de presión pueden solicitarse a través de la Página Web de ASME www.asme.org .

Puede descargar el documento original del Departamento de energía de los Estados Unidos


Aldo Zaffalon
Aldo Zaffalon

Author

Water treatment automation expert, with over 25 years of experience in industrial water treatment automation, marketing, sales and engineering.



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