MX2008010794A - Metodo para operacion optimizada de un precalentador de aire y el precalentador de aire. - Google Patents

Metodo para operacion optimizada de un precalentador de aire y el precalentador de aire.

Info

Publication number
MX2008010794A
MX2008010794A MX2008010794A MX2008010794A MX2008010794A MX 2008010794 A MX2008010794 A MX 2008010794A MX 2008010794 A MX2008010794 A MX 2008010794A MX 2008010794 A MX2008010794 A MX 2008010794A MX 2008010794 A MX2008010794 A MX 2008010794A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
air
thp
combustion gases
temperature
rotor
Prior art date
Application number
MX2008010794A
Other languages
English (en)
Inventor
Manfred Gietz
Volker Schuele
Berthold Faller
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology Ltd filed Critical Alstom Technology Ltd
Publication of MX2008010794A publication Critical patent/MX2008010794A/es

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D19/00Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
    • F28D19/04Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
    • F28D19/042Rotors; Assemblies of heat absorbing masses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02Arrangements of regenerators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/006Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus specially adapted for regenerative heat-exchange apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2221/00Pretreatment or prehandling
    • F23N2221/08Preheating the air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Storage Of Harvested Produce (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)

Abstract

Se propone un proceso para operar un precalentador de aire, con el auxilio del cual puede elevarse el desempeño de transferencia térmica sin que aparezca condensación en el lado frío del rotor y sin riesgo de que haya depósitos en las placas de calentamiento.

Description

MÉTODO PARA OPERACIÓN OPTIMIZADA DE UN PRECALENTADOR DE AIRE Y EL PRECALENTADOR DE AIRE DESCRIPCIÓN Se han conocido por varias décadas los precalentadores de aire regenerativos y han demostrado ser de uso. El así denominado precalentador de aire Ljungstróm con un rotor que tiene una o más capas de placas de calentamiento, es particularmente ventajoso. En precalentadores de aire, el aire a calentarse fluye normalmente, en un alojamiento con al menos una entrada de aire, al menos una salida de aire, contraria a los gases de combustión a enfriar y al menos una salida de gas de combustión. La transferencia de calor desde los gases de combustión al aire ocurre mediante placa de calentamiento del rotor. La invención no se limita a diseños específicos de precalentadores de aire regenerativos, pero por ejemplo puede utilizarse exitosamente en precalentadores de aire con bisectores y trisectores, con varias entradas y salidas de aire y también varias entradas y salidas de gases de combustión. Naturalmente, la temperatura de las placas de calentamiento varía, en condiciones operativas de otra forma constantes, con cada rotación del rotor. Mientras que los gases de combustión calientes fluyen alrededor de las placas de calentamiento, ka temperatura no aumenta. A continuación de esto, las placas de calentamiento son rodeadas por encima por el aire más frío y desprenden calor a este aire. La temperatura de las placas de calentamiento se reduce adicionalmente de esta manera. Con esto, el comportamiento de temperatura de un punto determinado en las placas de calentamiento, mostrado gráficamente, es comparablemente con una línea ondulada o perfil de dientes de sierra. La frecuencia de esta línea ondulada depende de la velocidad rotacional de rotor. La amplitud de la línea ondulada depende de la velocidad rotacional del rotor. La temperatura de entrada y el flujo de masa de los gases de combustión y también del flujo de masa del aire. Por supuesto, las características de las placas de calentamiento tales como el coeficiente de transferencia térmica y la capacidad de almacenamiento de calor también afectan la amplitud de las variaciones de temperatura. El punto dentro del rotor tiene un efecto sustancial en la posición y amplitud de las variaciones de temperatura de forma de onda. La temperatura de placa de calentamiento más alta se ubica en el extremo del rotor, también conocido como el lado caliente, que es la entrada de los gases de combustión y la salida del aire. La temperatura de la placa de calentamiento más baja ocurre en el otro extremo, también conocido como el lado frío, que aquel de la salida de los gases de combustión y la entrada de aire. Ya que la mayor diferencia de temperatura entre el aire y los gases de combustión ocurre en el extremo frío, la amplitud de temperatura es la más alta en este punto. Esta relación puede verse de la Figura 4. A fin de evitar condensación o deposición de constituyentes de gases de combustión en las placas de calentamiento, un precalentador de aire habrá de operarse continuamente, de manera tal que no haya condensación de los vapores en cualquier punto en el rotor. Esto significa que las placas de calentamiento en ningún momento y en ningún punto en el rotor deberán caer por debajo de una temperatura mínima Tmin que, entre otras cosas depende del agua, S03- y contenido de polvo de los gases de combustión. A fin de asegurar esto, en los precalentadores de aire actuales, la temperatura de entrada de aire frecuentemente se eleva mediante precalentadores de aire-vapor o recirculación de aire caliente se eleva, más de lo estrictamente necesario y/o el flujo de masa del aire a través del precalentador de aire se mantiene menor que lo requerido (con un canal de derivación de aire). Con esto, la capacidad del precalentador de aire no se utiliza completamente, resultando en una caí en la eficiencia total de la unidad de energía determinada y por lo tanto la economía de la unidad de energía se reduce. El objetivo de la invención es producir un proceso para operar un precalentador de aire con auxilio de cual puede, por una parte asegurarse que la temperatura mínima de las placas de calentamiento no caiga inferior en ningunas circunstancias operativas o en ningún punto en el rotor y que asegure simultáneamente que se logre una transferencia de calor máxima posible de los gases de combustión al aire involucrado. El objetivo de la invención es logrado por un proceso para operar un precalentador de aire regenerativo, con un rotor, con al menos una entrada de gas de combustión, con al menos una salida de gases de combustión, con al menos una entrada de aire y con al menos una salida de aire, en donde 1. la temperatura y 2. el flujo másico del aire en la entrada de aire, se determina y en donde 3. la temperatura y 4. el flujo másico de los gases de combustión en la entrada de los gases de combustión se determinan y en donde 5. la temperatura mínima de las placas de calentamiento que surge de estos parámetros, se determina y controla, de manera tal que no se caiga por debajo de una temperatura mínima de ajuste. Cuando, en un precalentador de aire con bisector por ejemplo están presentes una entrada de aire y una entrada de gases de combustión, es suficiente que se determine un total de dos temperaturas de entrada y dos flujos másicos. De esta manera, es posible por una parte evitar en forma segura corrosión de las placas de calentamiento como resultado de constituyentes de gases de combustión condensados y la deposición de constituyentes de gases de combustión sólidos sobre las placas de calentamiento, y al mismo tiempo optimizar la transferencia térmica de los gases de combustión al aire. Ya que el proceso de acuerdo con la invención funciona en base a los parámetros más importantes, el variar las condiciones operativas también puede tomarse en cuanta con el proceso de acuerdo con la invención y el precalentador de aire puede consecuentemente mantenerse en forma constante al punto de operación óptimo. Ya que el proceso de acuerdo con la invención, simplemente requiere conocimiento de temperatura y flujos másicos, que normalmente están presentes en cualquier caso en los medios para control de la unidad de energía y los medios de control normalmente requieren que estén presentes válvulas, los costos de llevar a cabo los procesos son relativamente bajos y muy pronto se recuperan con los ahorros en costos de combustible para la unidad de energía. Aún más es posible utilizar el proceso de acuerdo con la invención en precalentadores de aire que ya están en operación, de manera tal que pueden lograrse aquí también los aumentos en eficiencia de la unidad de energía de acuerdo con la invención. La operación del precalentador de aire funcionando de acuerdo con la invención puede además mejorarse al determinar la temperatura de los gases de combustión en la salida de los gases de combustión y del aire en la salida del aire, y estos parámetros igualmente se toman en cuenta al determinar las temperaturas mínimas de las placas de calentamiento. En el caso de rotores con varias capas de placas de calentamiento, la temperatura mínima de las placas de calentamiento se determina en forma favorable en el punto de transición desde una capa de placas de calentamiento a otra, ya que también pueden localizarse temperaturas mínimas de las placas de calentamiento. La temperatura mínima de las placas de calentamiento puede determinarse durante operación al medir las temperaturas actuales que surgen de la placa de calentamiento determinada. Aquí es particularmente favorable si esta temperatura se determina por mediciones realizadas bajo diferentes condiciones operativas y estas mediciones de temperatura se alimentan de una gráfica de desempeño. En base a las temperaturas medidas alimentadas en la gráfica de desempeño, un dispositivo de control puede determinar las temperaturas mínimas actuales de la placa de calentamiento y controlar la operación del precalentador de aire de conformidad, con el auxilio de los valores de temperatura determinados de las temperaturas y flujos másicos de los gases de combustión del aire, al leer las temperaturas establecidas en la gráfica de desempeño. De esta manera, es posible por una parte llevar a cabo el control de precalentadores de aire en base a los valores medidos actualmente. De manera adicional, ninguna tecnología de medición requiere estar en el rotor durante la operación del precalentador de aire. De esta manera, el proceso puede ser muy seguro, económico y sin embargo preciso. En forma alterna, también es posible determinar la temperatura mínima de las placas de calentamiento con el auxilio de un modelo de cálculo, mediante cálculo de elementos finitos de las temperaturas en el precalentador de aire, particularmente a través de las placas de calentamiento de rotor, por ejemplo. Aquí también, es posible que las temperaturas mínimas en las diferentes condiciones operativas se calculen, y para las temperaturas calculadas de esta manera transferirlas en una gráfica de desempeño. Como se explicó anteriormente, las temperaturas almacenadas en la gráfica de desempeño o mapa de características, pueden utilizarse para controlar la temperatura y/o el flujo másico del aire en la entrada de aire. En forma alterna, por supuesto un cálculo FEM puede volverse a realizar con todo cambio en condiciones operativas, y el precalentador de aire ser controlado de acuerdo con los resultados de cálculo. Ha demostrado ser efectivo y ventajoso elevar la temperatura de entrada del aire al precalentar mediante precalentadores de aire-vapor o al dirigir de regreso aire ya calentado desde la salida del aire a la entrada de aire, cuando se requiere hacer esto. Aún más es favorable si, cuando es necesario un flujo parcial del aire a precalentar es pasado por el precalentador de aire en el canal de derivación. Ambos llevan a las temperaturas mínimas en las placas de calentamiento que ascienden y consecuentemente la temperatura mínima crítica no se abate por debajo. Ya que estas mediciones pueden llevarse a cabo en forma muy fácil y la construcción necesaria del aparato es fácilmente comprensible, estas mediciones son particularmente adecuadas para controlar un precalentador de aire operado de acuerdo con el proceso de la invención. El objetivo que es la base de la presente invención, se logra mediante un dispositivo para controlar un precalentador de aire al ser adecuado para llevar a cabo el proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores. Lo mismo aplica a un programa de computadora que es adecuado para llevar a cabo el proceso. El objetivo inicialmente establecido se resuelve igualmente, por un precalentador de aire con dispositivos para determinar la temperatura y flujo másico del aire en la entrada de aire y también la temperatura y flujo másico de los gases de combustión en la entrada de los gases de combustión, al dar al precalentador de aire un dispositivo de control que opera de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 13. En un diseño variante mejorado del precalentador de aire de acuerdo con la invención, el precalentador tiene dispositivos para determinar la temperatura y/o el flujo másico del aire en la salida del aire y/o para realizar registros en la salida de los gases de combustión. Adicionales ventajas y diseños favorables de la invención pueden deducirse a partir de los diagramas anexos, las descripciones de estos y las reivindicaciones de patente. Todas las características mostradas en los diagramas anexos o descritas o mencionadas en la sección de descripción o las reivindicaciones, pueden ser esenciales a la invención tanto por separado o como en cualquier combinación. Los diagramas anexos son como sigue: Figura 1 , una representación diagramática de una vista seccional a través de un precalentador de aire regenerativo, Figura 2 es una vista en planta de un rotor de un precalentador de aire regenerativo, La Figura 3 es el comportamiento de temperatura con, tiempo, de una placa de calentamiento, La Figura 4 son las temperaturas más importantes, durante operación del precalentador de aire, en relación a la altura de las aspas de calentamiento del rotor, y La Figura 5 es un diagrama de circuito de dos precalentadores de aire regenerativos con alimentación de retorno de aire caliente y un canal de derivación de aire frío, que operan en base al proceso de acuerdo con la invención. Descripción de los ejemplos de diseño La Figura 1 muestra una vista lateral de un precalentador de aire regenerativo, con un alojamiento 1 mostrado en sección. Un rotor 3 se sostiene en el alojamiento 1 de manera tal que pueda girar. El rotor 3 puede ajustarse en rotación mediante una unidad que no se muestra. La rotación del rotor 3 se indica en la Figura 1 , por una flecha 5. Los gases de combustión (f) fluyen en la dirección de las flechas, a través de la mitad izquierda del alojamiento 1 . Los gases de combustión entran al precalentador de aire en una entrada de aire 7 y dejan el precalentador de aire por una salida de gases de combustión 9. En el paso desde la entrada de gases de combustión 7 a la salida de los gases de combustión 9, los gases de combustión fluyen a través de la sección de rotor 3, que se ubica en la sección izquierda del alojamiento 1 . En el diseño mostrado en la Figura 1 , el rotor 3 tiene dos capas de placa de calentamiento. La así denominada capa caliente 1 1 , se coloca en la parte superior del rotor 3. La capa 13 conocida como capa fría, se ubica en la sección subyacente. La capa caliente 1 1 y la capa fría 13 difieren respecto a su material, su revestimiento superficial y geometría y se ajustan en forma óptima a las condiciones existentes en el tiempo. Una entrada de aire 15 y una salida de aire 17 se colocan en el lado a mano derecha del pre-calentador de aire, como se muestra en la Figura 1 . La dirección de flujo del aire que entra al pre-calentador por la entrada de aire 15 y lo deja por la salida de aire 17, recorre en sentido contrario a la dirección de flujo de los gases de combustión. Cuando los gases de combustión fluyen a través de la sección de rotor 3, en la sección a mano izquierda de la Figura 1 , ceden calor a las placas de calentamiento del rotor 3 y calientan la capa calienta 11 y la capa fría 13 de las placas de calentamiento. Los gases de combustión se enfrían simultáneamente. Esto significa que una temperatura de entrada Tf de los gases de combustión en la entrada de los gases de combustión 7, es superior que una temperatura de salida Tf de los gases de combustión en la salida de gases de combustión 9. Si las placas de calentamiento, calentadas de esta manera, se mueven a través de rotación de rotor, de lo que será la sección a mano izquierda del precalentador de aire en la Figura 1 a la sección a mano derecha, entonces calientan el aire frío y las mismas se enfrían. Esto significa que una temperatura de entrada Ta,¡ del aire en la entrada de aire 15 es de una altura de temperatura de salida Ta,0 del aire en la salida de aire 17. Como un resultado, parte del calor detectable en los gases de combustión se transfiere, con el auxilio del precalentador de aire, al aire. A fin de evitar mezclado del aire y gases de combustión, hay placas de sello axiales y radiales 19 entre las secciones de mano izquierda y mano derecha del alojamiento 1. La Figura 2 muestra una vista planta del rotor 3 de la Figura 1 , que muestra en forma diagramática las placas de sello radial 19. Esta vista en planta muestra que el rotor 3 comprende diferentes sectores con separaciones (caras tangenciales) (que no llevan número de referencia). En estos segmentos, las placas de calentamiento se empacan en recipientes (no mostrado). Si, por ejemplo, la placa de calentamiento marcada "X" ahora gira en la sección a mano izquierda del precalentador de aire, partiendo del sello radial, entonces es rodeada por flujo y calentada por el flujo de los gases de combustión ahí presentes. Este proceso continúa hasta el extremo o el final del sector de gas. Después, el propio segmento "X" deja la sección a mano izquierda del precalentador de aire, gira a través y por debajo del sello 19 y entra a la sección a mano derecha del precalentador de aire. Ahí, la placa de calentamiento que ahora se calienta tiene al aire frío que circula alrededor de la misma y de esta manera cede calor al aire. Este proceso continua hasta que se alcanza o llega al extremo del sector de aire. En la Figura 3, el comportamiento de temperatura se aplica en forma cualitativa a un punto en la placa de calentamiento sobre el ángulo de rotación de los rotores. A un ángulo de rotación de aproximadamente 180 grados, la placa de calentamiento deja la sección por la que fluyen los gases de combustión y entra la sección de el precalentador de aire por la que fluye aire más frío. La temperatura de la placa de calentamiento se marca THP en la Figura 3. Como puede verse en la Figura 3, la temperatura THp de la placa de calentamiento cambia hacia arriba y hacia abajo entre dos límites de temperatura, es decir una temperatura máxima T ,max y una temperatura mínima T ip.min- El valor promedio de la temperatura THP de la placa de calentamiento, con tiempo, es marcado como THp, en la Figura 3. La placa de calentamiento alcanza la temperatura máxima THp,max a un ángulo de rotación de aproximado de 180 grados, mientras que alcanza su temperatura mínima a un ángulo de rotación de aproximado de 0 grados o 360 grados. Evidentemente, los valores actuales de la temperatura máxima THp,max y la temperatura mínima THp,mm dependen entre otras cosas de la distribución, en el punto de operación del precalentador de aire. Por tanto, los siguientes parámetros, por ejemplo, son de importancia a la temperatura THp de la placa de calentamiento: El flujo másico m f y la temperatura Tf de los gases de combustión en la entrada de los gases de combustión 7 y la temperatura de entrada Ta,¡ y el flujo másico maire del aire en la entrada de aire 15. En particular, la temperatura mínima de los elementos de calentamiento THp,m¡n puede elevarse al cambiar una de las cantidades anteriores. A fin de evitar ensuciar el precalentador de aire y la pérdida de presión resultante y también una falla resultante del bloque de unidad de energía, deberá de operarse un precalentador de aire de manera tal que el lado de los gases de combustión, una temperatura mínima Tmin de los elementos de calentamiento, particularmente en la capa fría de las placas de calentamiento, no cae por debajo por un largo periodo de tiempo. La temperatura mínima Tmin se determina entre otras cosas a través, de la composición de los gases de combustión. Aquí, el contenido de agua, S03- y polvo, y también la composición de cenizas aquí en especial el contenido de Ca- y Mg-, son de importancia particular. Si la composición de los gases de combustión se conoce, entonces la temperatura mínima Tmin puede calcularse. A fin de asegurar la operación del precalentador de aire a pesar de variaciones en cantidades que tienen influencia, tal como la temperatura de entrada de los gases de combustión Tf, el flujo másico mF de los gases de combustión, la temperatura de entrada de aire Ta,¡ y el flujo másico ma del aire, el precalentador de aire normalmente se opera de manera tal que la temperatura mínima THp,mm de la placa de calentamiento es superior a la temperatura mínima anteriormente mencionada en la cual se condensan los gases de combustión o los constituyentes sólidos de los gases de combustión se adhieren a las placas de calentamiento. Entre más grande sea el "espacio de seguridad" entre la temperatura mínima actual THp,min que ocurre en la placa de calentamiento y la temperatura mínima Tm¡n, se pierde más calor, sin utilizar en los gases de combustión. Esto lleva a una reducción en eficiencia del bloque de la unidad de energía y de esta manera a incrementadas emisiones y costos de combustible. La Figura 4 muestra temperaturas esenciales y características trazadas en relación a la altura de la placa de calentamiento H, como ocurre mientas que el precalentador de aire está en operación. La altura de la placa de calentamiento H también se muestra diagramáticamente en la Figura 1. Empieza en el borde superior del rotor 3, en donde entran primero los gases de combustión calientes al rotor 3. En la Figura 4, la altura de la placa de calentamiento se traza en el eje X, y para el rotor de acuerdo con la Figura 1 , se divide en una capa caliente 11 y una fría 13. La línea más superior de acuerdo con la Figura 4 es la temperatura de los gases de combustión Tf mientras que la temperatura más baja es la del aire Ta¡re. Tanto la temperatura de gases de combustión Tf como la temperatura de aire Ta por supuesto pueden cambiar con el flujo a través del rotor 3. Las temperaturas de placa de calentamiento se encuentran entre el límite superior Tf y el límite inferior Tair. Esto puede verse desde la temperatura de la placa de calentamiento THP en la Figura 4. La Figura 4 también muestra las temperaturas máximas THp,max y las temperaturas mínimas THp,m¡n de las placas de calentamiento. Durante operación, la temperatura actual de las placas de calentamiento de un rotor 3, sube y baja. Una temperatura mínima Tmin que, por ejemplo, es un poco menos que aproximadamente 100 grados C, se alimenta en la Figura 4. Ninguna parte del rotor 3 debe caer por debajo de esta temperatura en ningún momento. Superiores temperaturas no son críticas y por lo tanto no requieren ninguna atención particular. El comportamiento de la temperatura mínima THp,m¡n de las placas de calentamiento es particularmente importante para una operación libre de problemas del precalentador de aire. Partiendo con una altura en las placas de calentamiento H = 0 mm, la temperatura mínima THp,m¡n casi a 300 grados C y de esta manera es marcadamente superior a la temperatura mínima Tm¡n. La temperatura THp,m¡n al incrementar la altura en la placa de calentamiento determinada. No hay uniformidad en el punto de transición desde la capa caliente 1 1 a la capa fría 13, resultando de las cualidades de transferencia térmica cambiada de las dos capas 11 y 13. Ya que la capacidad de almacenamiento de calor de la capa fría 13 es superior que la de la capa caliente 11 , la temperatura mínima Tmin asciende en el punto de transición a la capa caliente 11 desde la capa fría 13 de nuevo y posteriormente cae de nuevo. Las temperaturas THp,m¡n y Tmin intersecan en H = 1.250 mm, esto es el extremo menor del rotor 3 en la Figura 1. Esto significa que el precalentador de aire se opera en forma óptima. Por una parte, se transfiere el mayor calor posible desde los gases de combustión al aire y al mismo tiempo, la temperatura en ningún punto, en ningún tiempo, cae por debajo de la temperatura mínima Tmin de las placas de calentamiento. Tanto el comportamiento de las temperaturas THP.max Como TH ¡n y también la temperatura mínima Tm¡n dependen de las condiciones operativas del precalentador de aire. Las temperaturas actuales en las placas de calentamiento, particularmente la temperatura mínima THp,min pueden determinarse en base al sitio y los parámetros de operación T¡tl mF, Ta¡re y ma¡re en base a las mediciones de temperatura de la placa de calentamiento en el área de la altura de placa de calentamiento máximo H y en cada punto de transición desde una capa 11 a otra capa 13, por ejemplo. Este proceso sin embargo no es adecuado para la operación a largo plazo, ya que las altas temperaturas que aumenta ahí y el contenido de cenizas de los gases de combustión y sus constituyentes corrosivos, limitan enormemente la vida útil de esta técnica de medición. Por lo tanto se dispone de acuerdo con la invención que la temperatura de las placas de calentamiento se determine en forma periódica en puntos específicos con el auxilio de un modelo de cálculo del precalentador de aire. Los parámetros de proceso más medidos mF, Tf,¡, ma¡re y aire se utilizan como variables de alimentación para el modelo de cálculo. Dependiendo de los resultados del modelo de cálculo, el precalentador de aire después se opera de manera tal que la temperatura THP de las placas de calentamiento siempre se encuentra sobre la temperatura mínima Tm¡n. Por ejemplo, el precalentador de aire puede operarse de manera tal que se mantenga una separación constante por ejemplo de 5 grados Kelvin de la temperatura Tmin.
Uno o más de los siguientes parámetros puede utilizarse para controlar el precalentador de aire: la proporción de aire interno succionado hacia arriba al aire extemo succionado hacia arriba, puede variarse. La temperatura Ta¡re,¡ en la entrada de aire 15 aumenta como resultado de un aumento en la proporción de aire interno. Aún más es posible incrementar la temperatura de entrada de aire al conectar un precalentador de aire-vapor, alimentado con vapor, antes del precalentador de aire. La temperatura Ta¡re en la entrada de aire 15 aún más puede incrementarse al regresar parte del aire ya precalentado de la salida de aire 17 de regreso a la entrada de aire 15 (alimentación de retorno de aire caliente). Parte del aire en la entrada de aire además puede dividirse y pasar al calentador de aire en el canal de derivación ("derivación de aire"). La Figura 5 muestra un diagrama de bloque de dos precalentadores de aire 21 que funcionan en base al proceso de acuerdo con la invención. Ya que se han empleado símbolos estándar en el diagrama de bloques, estos y los componentes empleados no se describen más aquí. Solo los circuitos y sub-montajes más importantes, que son de particular significado para la invención, se explican a continuación. Los precalentadores de aire 21 se suministran con gases de combustión f desde una caldera que no se muestra. Habiendo dejado el precalentador de aire 21 , los gases de combustión f pasan a la unidad de purificación de gases de combustión (no mostrada). El aire fluye a través de los precalentadores de aire 21 en una dirección que recorre contraria al sentido del flujo de los gases de combustión f. El aire precalentado por el precalentador de aire 21 después se suministra a la caldera que no se muestra o se utiliza para secar carbón u otro material carbonáceo.
El aire suministrado a los precalentadores de aire 21 puede provenir de un medio de succión de aire externo 23 o un medio de aire de succión interno 25, con los cuales se succiona aire de la sala de calderas. Ya que el aire interno y extemo están a diferentes temperaturas, la temperatura del aire en la entrada al precalentador de aire 21 puede, dentro de límites, ser controlada a través de selección de la proporción de mezclado del aire interno a extemo. Una posibilidad adicional para elevar la temperatura de aire a la entrada de aire del precalentador de aire 21 , es que una parte del aire precalentado sea derivada a la salida de aire 17 y se alimente de regreso a la entrada de aire 15. El conducto para esto se caracteriza como un medio de retorno de aire caliente 27. Una forma posible adicional para influenciar los parámetros de operación del precalentador de aire 21 , es derivar parte del aire antes de la entrada de aire 15 y dirigirlo más allá de los precalentadores de aire 21 por el canal de derivación. Este canal de derivación está marcado con 29 en la Figura 5. La Figura 5 muestra que una cantidad de formas posibles para elevar la temperatura de entrada de aire Ta¡re,¡ y para reducir el flujo másico maire a través del precalentador de aire 21. Por lo tanto, siempre es posible operar el precalentador de aire 21 de manera tal que, por una parte se logre máxima transferencia térmica y en segundo lugar, de manera tal que la temperatura THP de las placas de calentamiento no cae por debajo de la temperatura mínima Tmin. Una fórmula de aproximación para determinar la temperatura de placa de calentamiento promedio THp-KSm en el lado frío del precalentador de aire: I HP-KSm - (Ta¡re,¡ + f x (Tf,¡ + ? TLe)) / (1 +f) en donde T aire.i — 37 C ?,,? = 184°C F = fa x fg con f: factor de transferencia térmica y división del lado de gas y preca tentador de aire. Ejemplo: tomando los siguientes valores como base para el cálculo: ? T|_e = 8 k f« = 1.37 fg = 1.44 f = 1.97 da la temperatura de placa de calentamiento mínima en el lado frío como sigue: THP-KSm = (Taire,! + 1. 97 x (Tf,¡ + 8k) / (2.97) = 140°C

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso para operar un precalentador de aire regenerativo que tiene un rotor con una pluralidad de placas de calentamiento ahí colocadas, al menos una entrada de gases de combustión al rotor, al menos una salida de gases de combustión desde el rotor, al menos una entrada de aire al rotor, y al menos una salida de aire desde el rotor, el proceso se caracteriza porque comprende: determinar una temperatura de aire ( aire, ¡) en la temperatura de aire como mínimo; determinar una temperatura de gases de combustión (TF ¡) en la entrada de gases de combustión como mínimo; determinar al menos uno de: un flujo másico de los gases de combustión (mF) en la entrada de gases de combustión como mínimo y un flujo másico del aire (ma¡re) en la entrada de aire como mínimo; determinar una temperatura mínima de las placas de calentamiento (THP, min) utilizando Ta¡re,i. TFi¡, y al menos uno de ma¡re. y mF; y controlar al menos uno de Ta¡re, i. TFt ¡, ma¡re> y mF de manera tal que THp, m¡n, no cae por debajo de una temperatura mínima predeterminada (Tm¡n.). 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el determinar THp, min incluye: calcular una temperatura de placa de calentamiento promedio en el lado frío del precalentador de aire (THp-csa)- 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque THP-CSa se calcula de acuerdo con la fórmula: I HP-CSa ~ en donde f es un factor para transmisión de calor y que permite asignar el lado de gas y el lado de aire del precalentador de aire; y ? T es una diferencia de temperatura. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque THp, m¡n se determina utilizando una temperatura de placa de calentamiento (THp) medida al menos en uno de: un punto en las placas de calentamiento y un espacio entre las placas de calentamiento. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque THP se registra para diferentes condiciones operativas del precalentador de aire regenerativo y THp,m¡n se determina utilizando los valores THP registrados. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los valores THP se registran en una gráfica de desempeño o mapa de características. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la gráfica de desempeño o mapa de características se utiliza para controlar al menos uno de Ta¡re, ¡, TF, ¡, ma¡re, y mF de manera tal que THP, min. no caiga por debajo de 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque HP.min se determina utilizando un modelo de cálculo al calcular una temperatura (THp) presente en la placa de calentamiento. 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque THP, m¡n se determina utilizando al menos uno de: el contenido de agua de los gases de combustión, el contenido de polvo de los gases de combustión, la concentración de S03 de los gases de combustión y la composición de las cenizas contenidas en los gases de combustión. 10. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el controlar al menos uno de Ta¡re, i, TF, ¡, ma¡re, y mF incluye: incrementar Ta¡re alimentando de regreso aire desde la salida de aire a la entrada de aire. 1 1. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el controlar al menos uno de Ta¡re,¡, TF, ¡, ma¡re. y mF incluye: disminuir ma¡re pasando aire alrededor del rotor. 12. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque determinar Ta¡re, ¡ y determinar TF, ¡ incluye: medir Taire, ¡ y TF, ¡. 13. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque determinar ma¡re y determinar mF incluye: medir ma¡re y mF. 14. Un precalentador de aire regenerativo, caracterizado porque comprende: un rotor que tiene una pluralidad de placas de calentamiento; al menos una entrada de gases de combustión al rotor y al menos una salida de gases de combustión desde el rotor, gases de combustión en la entrada de gases de combustión que tienen una temperatura TF, ¡ y un flujo másico mF; al menos una entrada de aire al rotor y al menos una salida de aire del rotor, aire de entrada tiene una temperatura Ta¡re, ¡ y un flujo másico rriaire; y un controlador configurado para: determinar una temperatura mínima de las placas de calentamiento (THP, m¡n) utilizando TA¡RE, ¡, TFI ¡, y al menos uno de ma¡re, y mF, y controlar al menos una TAIRE, ¡, TF, ¡, ma¡re, y mF de manera tal que THP, min no cae por debajo de una temperatura mínima predeterminada (Tmin,). 15. El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el procesador determina THp,m¡n utilizando una temperatura de placa de calentamiento promedio calculada en el lado frío del precalentador de aire (THp-csa)- 16. El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el procesador determina THp-csa utilizando la fórmula: I ??-CSa ~ (Ta¡re,i + fx (Tf,¡ + A TLe)) / (1 + f) en donde: f es un factor para transmisión de calor y asignar el lado de gas y el lado de aire del precalentador de aire; y ? T es una diferencia de temperatura. 17. El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el procesador determina THP, min utilizando temperaturas de las placas de calentamiento (THP) registradas o grabadas para diferentes condiciones operativas del precalentador de aire regenerativo rotatorio. 18. El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque los valores THP se registran en una gráfica de desempeño o mapa de características almacenado en el procesador. 19. El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el procesador calcula THp, m¡n utilizando un modelo de cálculo. 20. El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el procesador calcula THP, m¡n utilizando al menos uno de: el contenido de agua de los gases de combustión, el contenido de polvo de los gases de combustión, la concentración de S03 de los gases de combustión y la composición de la ceniza contenida en los gases de combustión. 21 . El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende: una línea para retorno de aire caliente que se extiende desde la salida de aire a la entrada de aire; y en donde el procesador ajusta una cantidad de aire que circula desde la salida de aire a la entrada de aire a través de la línea de retorno de aire caliente para controlar Ta¡re- 22. El precalentador de aire regenerativo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende una línea de derivación de aire frío que se extiende desde la entrada de aire a la salida de aire; y en donde el procesador ajusta una cantidad de aire frío que fluye desde la entrada de aire a la salida de aire, a través de la línea de derivación de aire frío para controlar maire.
MX2008010794A 2006-02-25 2007-02-23 Metodo para operacion optimizada de un precalentador de aire y el precalentador de aire. MX2008010794A (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006008847A DE102006008847A1 (de) 2006-02-25 2006-02-25 Verfahren zum optimierten Betrieb eines Luftvorwärmers und Luftvorwärmer
PCT/EP2007/001599 WO2007096189A2 (de) 2006-02-25 2007-02-23 Verfahren zum optimierten betrieb eines luftvorwärmers und luftvorwärmer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MX2008010794A true MX2008010794A (es) 2008-09-01

Family

ID=38290034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MX2008010794A MX2008010794A (es) 2006-02-25 2007-02-23 Metodo para operacion optimizada de un precalentador de aire y el precalentador de aire.

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20090095440A1 (es)
EP (1) EP1987307B1 (es)
CN (1) CN101416015A (es)
AT (1) ATE465381T1 (es)
CA (1) CA2643738A1 (es)
DE (2) DE102006008847A1 (es)
DK (1) DK1987307T3 (es)
MX (1) MX2008010794A (es)
PL (1) PL1987307T3 (es)
WO (1) WO2007096189A2 (es)
ZA (1) ZA200808327B (es)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI121581B (fi) * 2009-05-08 2011-01-14 Foster Wheeler Energia Oy Lämpövoimakattila
DE102009033605B4 (de) * 2009-07-17 2011-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Simulation eines Betriebes einer technischen Anlage anhand von Zustandsgrößen
US20110303135A1 (en) * 2010-06-14 2011-12-15 Alstom Technology Ltd Regenerative air preheater design to reduce cold end fouling
US20130078583A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Yu-Po Lee Heat Recycling System for a High-Temperature Exhaust Gas
JP6593245B2 (ja) * 2016-04-18 2019-10-23 Jfeスチール株式会社 排ガス処理装置及び排ガス処理方法
CN108826348B (zh) * 2018-05-11 2019-06-21 宁夏马连富电力科技有限公司 可减少转子堵灰的受热面回转式空气预热器
CN109442469B (zh) * 2018-11-06 2023-12-29 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种火电厂空气预热器可视化状态监测装置及方法
CN117677797A (zh) * 2021-02-12 2024-03-08 傲华容客有限责任公司 用于空气预热器装置的温度控制系统
CN113361171B (zh) * 2021-06-11 2022-12-09 西安交通大学 基于有限差分法的回转式空气预热器积灰分层监测方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2320911A (en) * 1942-01-24 1943-06-01 Air Preheater Corrosion reduction in air preheaters
US2499358A (en) * 1948-01-22 1950-03-07 Air Preheater Corrosion control in air heaters by recirculation and by-passing
US2570859A (en) * 1948-07-19 1951-10-09 Air Preheater Air preheater control system
US5148374A (en) * 1990-06-19 1992-09-15 Icc Technologies, Inc. Desiccant space conditioning control system and method
AT396516B (de) * 1991-09-12 1993-10-25 Vaillant Gmbh Vier-wege-ventil
DE4203684C2 (de) * 1992-02-08 1993-11-18 Balcke Duerr Ag Verfahren zum Aufheizen der einem Dampferzeuger eines Kraftwerks zugeführten Verbrennungsluft
DE4431156C2 (de) * 1994-09-02 1999-07-08 Steinmueller Gmbh L & C Verfahren und Anordnung zur Regelung eines kohlegefeuerten Dampferzeugers

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200808327B (en) 2009-12-30
EP1987307B1 (de) 2010-04-21
CA2643738A1 (en) 2007-08-30
DK1987307T3 (da) 2010-07-26
ATE465381T1 (de) 2010-05-15
DE102006008847A1 (de) 2007-08-30
WO2007096189A3 (de) 2007-11-01
CN101416015A (zh) 2009-04-22
EP1987307A2 (de) 2008-11-05
DE502007003507D1 (de) 2010-06-02
WO2007096189A2 (de) 2007-08-30
US20090095440A1 (en) 2009-04-16
PL1987307T3 (pl) 2010-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
MX2008010794A (es) Metodo para operacion optimizada de un precalentador de aire y el precalentador de aire.
TWI507643B (zh) 可減少冷端積垢之再生型空氣預熱器
CN109593561B (zh) 一种水冷壁气化炉的烘炉系统及烘炉方法
CN104169647B (zh) 氧燃烧锅炉系统
JP2012002499A5 (es)
US8707702B2 (en) Method and device for utilizing heat transported by a discontinuous flow of exhaust gases
JP5863534B2 (ja) 空気予熱器及び空気予熱器の制御方法
CN108826349A (zh) 基于燃用烟煤、无烟煤锅炉回转式空预器的热一次风循环防堵装置
KR101108617B1 (ko) 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템
CN208817520U (zh) 基于燃用褐煤锅炉回转式空预器的热二次风循环防堵装置
CN209013228U (zh) 基于燃用烟煤、无烟煤锅炉回转式空预器的热一次风循环防堵装置
KR20160003347U (ko) 고습도 코크스로 장입 점결탄의 조습공정용 장치
CN108826350A (zh) 基于燃用褐煤锅炉回转式空预器的热二次风循环防堵装置
KR101353989B1 (ko) 공기 예열기에서 파울링을 감소시키는 방법
JP3661068B2 (ja) 排ガス処理システム
JP2011094901A (ja) ガスガスヒータ及びガスガスヒータの制御方法
KR20220087866A (ko) 열풍로 설비의 배열 회수 시스템 및 그 방법
JPH05149552A (ja) 温水暖房機
SU1044938A1 (ru) Энерготехнологический агрегат
RU2446120C2 (ru) Способ регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике
JPS6054600B2 (ja) ヒ−トパイプ熱交換器の温度制御法
CN206531048U (zh) 烟气余热利用水侧系统凝结水系统改良结构
CHEN et al. ICOPE-15-C073 Impact of inlet air heating mode on thermal performance of rotary air pre-heaters
JP2003322329A (ja) 回転再生式空気予熱器とそのスートブロワ方法
SU330309A1 (ru) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДОГРЕВА ВОЗДУХАШСЕССпшнтно-БИБЛИО"'::К:

Legal Events

Date Code Title Description
FA Abandonment or withdrawal