Eficiencia de la caldera – Como todos sabemos, el costo inicial de una caldera es solo una pequeña parte del costo total asociado con la caldera durante su vida útil. El costo principal proviene del costo del combustible durante la vida útil de la caldera. Garantizar el funcionamiento eficiente de la caldera para reducir las facturas de combustible es fundamental.
Las calderas no siempre funcionan con la máxima eficiencia. Sin un monitoreo adecuado de la eficiencia, las calderas casi siempre operan con eficiencias muy por debajo de la eficiencia nominal.
Tabla de contenido
- ¿Qué es la eficiencia de la caldera?
- Eficiencia directa e indirecta de la caldera
- Monitoreo de eficiencia en tiempo real
- Métodos para mejorar la eficiencia de la caldera
- Reducir la temperatura de la chimenea
- Instalar un economizador
- Instalar el variador de frecuencia
- Ajuste el quemador regularmente
- Limpie el costado de la estufa
- Limpiar el borde del agua
- Aísla tu valor él-
- Precalentar el aire de combustión
- Devolver el condensado a la caldera
- Devolver el condensado a la caldera
- Controlar la velocidad de descarga
- Recuperación de calor de la purga de la caldera
- Comprar equipos o solicitar servicio
¿Qué es la eficiencia de la caldera?
La eficiencia de una caldera es la suma de las eficiencias de sus muchos componentes. Una caldera contiene muchos subsistemas, cada uno de los cuales tiene un impacto en la eficiencia general de la caldera. Estas son algunas de las eficiencias que finalmente determinan la eficiencia de la caldera:
- Eficiencia de combustión
- Eficiencia térmica
Además de estas eficiencias, hay otras pérdidas que juegan un papel en la determinación de la eficiencia de la caldera que deben considerarse al evaluar la eficiencia de la caldera.
Eficiencia de combustión
La capacidad de un quemador de caldera para quemar combustible se mide por su eficiencia de combustión. La cantidad de combustible no quemado en los gases de escape y el exceso de nivel de oxígeno en los gases de escape son dos criterios que afectan la eficiencia del quemador. A medida que aumenta la cantidad de aire adicional, disminuye la cantidad de combustible no quemado en el escape. Como resultado, se reducen las pérdidas de combustible no quemado y se aumentan las pérdidas de entalpía. Por lo tanto, es crucial mantener un equilibrio entre la pérdida de entalpía y la pérdida no quemada. La eficiencia de combustión depende del combustible quemado. Los combustibles sólidos son menos eficientes que los combustibles líquidos y gaseosos.
Eficiencia térmica
La eficiencia térmica de una caldera se refiere a la eficiencia del intercambiador de calor de la caldera, que es responsable de transportar la energía térmica desde el horno hasta el borde del agua. La acumulación de incrustaciones / hollín en los tubos de la caldera tiene un impacto significativo en la eficiencia térmica.
Eficiencia directa e indirecta de la caldera
Además de la combustión y la eficiencia térmica, hay varios otros factores que afectan la eficiencia general de una caldera. Las pérdidas por conmutación, las pérdidas por radiación, las pérdidas por purga, las pérdidas por convección, etc. son algunas otras características. En la práctica, generalmente se utilizan dos métodos para calcular la eficiencia de la caldera, a saber, el método directo y el método indirecto.
Eficiencia directa
En este método, la fórmula básica de eficiencia se utiliza para calcular la eficiencia de la caldera:
\eta=(salida de energía)/(entrada de energía)\veces 100
Para calcular la eficiencia de la caldera utilizando este método, divida la producción total de energía de la caldera por la entrada total de energía de la caldera y multiplíquela por 10.
E= [Q \frac{(H-h)}{q}\times GCV]\times 100
Dónde
Q = cantidad de vapor producido (kg/h)
H = entalpía en fase vapor (kcal/kg)
h = entalpía acuosa (kcal/kg)
GCV = Poder calorífico total del combustible.
Eficiencia indirecta
La eficiencia indirecta de una caldera se mide sumando todas las pérdidas que se producen en la caldera y restando el total del 100%. Este método requiere mediciones separadas para determinar la magnitud de todas las pérdidas medibles en la caldera. Para calcular la eficiencia final, todas estas pérdidas se juntan y se deducen del 100%. Durante este proceso, la válvula de purga permanece cerrada. Este método debe implementarse de acuerdo con la norma BS845. La pérdida de chimenea, la pérdida de radiación y la pérdida de purga se encuentran entre las pérdidas calculadas.
Comparación de la eficiencia directa e indirecta
Los dos métodos enumerados anteriormente para determinar la eficiencia de la caldera tienen sus propias ventajas y desventajas. El beneficio más significativo del método indirecto es que también aborda la fuente de la pérdida. Al determinar la eficiencia indirecta, se puede determinar dónde ocurren las pérdidas y cómo mitigarlas. Los valores de eficiencia directa, que no están cubiertos debido a pérdidas radiadas, pérdidas de conmutación, etc., están más cerca de la realidad que los valores de eficiencia indirecta. La eficiencia directa, por otro lado, solo puede decirnos el tamaño de la pérdida general. Los cálculos de eficiencia directa no proporcionan información sobre pérdidas específicas o su magnitud.
Siempre hay una brecha entre la eficiencia directa e indirecta. La eficiencia directa se calcula durante un período de tiempo, mientras que la eficiencia indirecta se calcula en un momento determinado. Por lo tanto, se tienen en cuenta las pérdidas debidas a cargas variables, conmutación de caldera y otros factores.
Monitoreo de eficiencia en tiempo real
La eficiencia de la caldera no permanece constante y hay desviaciones significativas de los valores óptimos durante el funcionamiento. Dependiendo del tipo de caldera y las condiciones del sitio, cambiar a la supervisión de la eficiencia en tiempo real puede mejorar significativamente la eficiencia de la caldera. En conclusión, si desea ahorrar dinero en las facturas de combustible y reducir su huella de carbono, es necesario monitorear y mantener la eficiencia de la caldera durante la vida útil de su caldera.
Métodos para mejorar la eficiencia de la caldera
Aquí presentamos algunas descripciones de cómo minimizar la pérdida de calor en la caldera y así mejorar la eficiencia.
Reducir la temperatura de la chimenea
Un simple retroceso día/noche puede ayudar a bajar la temperatura de la chimenea. Cuando está inactivo durante días o noches suaves, esto reduce la presión de trabajo de la caldera de vapor y la temperatura de funcionamiento de la caldera de circulación.
Instalar un economizador
El gas de combustión caliente desechado se utiliza para calentar el agua de alimentación a la caldera en el economizador. Si su caldera de vapor no tiene un economizador o el economizador no está funcionando, esta debería ser su prioridad. Los economizadores ahorran combustible y protegen la caldera de los efectos nocivos del suministro de agua fría.
Instalar el variador de frecuencia
No hay muchos ventiladores o bombas de quemadores en el mercado hoy en día sin convertidores de frecuencia. Si nunca ha oído hablar de VFD, o su sistema no los usa, tenga cuidado. La ley de afinidad de bombas y ventiladores es responsable del importante ahorro de energía. Si su sistema contiene ventiladores o bombas de circulación controladas por amortiguadores o válvulas, la energía se desperdicia con carga parcial. La magia ocurre cuando su sistema usa VFD en lugar de ventiladores o velocidades de bombeo para controlar el flujo.
Ajuste el quemador regularmente
Otro problema común cuando se trata de la eficiencia de la caldera es no obtener la cantidad correcta de aire. Se requiere una cierta cantidad de oxígeno para la combustión adecuada del combustible en la caldera. Sin suficiente aire, el carbono en el combustible se oxida, produciendo monóxido de carbono. Dado que el combustible no se quema por completo, se libera menos calor, lo que reduce la eficiencia del uso del combustible. El hollín, el humo y el monóxido de carbono son subproductos dañinos del bajo nivel de aire. Además, demasiado aire puede afectar la eficiencia. El exceso de aire se enfría en la chimenea y luego el calor fluye, perdiendo calor.
El procedimiento ideal permite que el combustible se queme de forma segura en suficiente aire. La sonda de O2 se utiliza para determinar la cantidad de aire requerido. Mientras ajustamos el quemador para maximizar la eficiencia de la caldera, insertamos sondas en la chimenea. Sin embargo, en algunas instalaciones, la temperatura del aire introducido en el quemador fluctúa con las estaciones. Para un ahorro óptimo, esto requiere ajustar el quemador con más frecuencia.
Limpie el costado de la estufa
Con el tiempo, el hollín puede acumularse en el borde de los tubos de la caldera, especialmente con equipos más antiguos. Este recubrimiento de hollín se puede utilizar como aislante, ralentizando la transferencia de calor y aumentando el consumo de combustible. Debido a la menor tasa de transferencia de calor, el gas caliente pasa sin transferir calor al agua, lo que aumenta la temperatura de la chimenea. Como parte del mantenimiento rutinario de la caldera, limpie e inspeccione los tubos de la caldera para asegurarse de que el hollín se mantenga al mínimo. Esto aumenta la eficiencia general de la caldera.
Limpiar el borde del agua
El tratamiento del agua es necesario para mantener el lado del agua de la caldera limpio y libre de fugas. Revise regularmente el borde del agua de la caldera. Para garantizar una buena transferencia de calor del metal al agua, limpie las patas de barro o los cubos de barro. Debido a la alta dureza del agua, los productos químicos incorrectos y el soplado ocasional de la caldera, la incrustación se acumula en la superficie de transferencia de calor. Esta escala puede dificultar la transferencia de calor y reducir la eficiencia de la caldera. Debido a la presencia de incrustaciones, el agua no podrá enfriar estas superficies de transferencia de calor. Si no se quitan las incrustaciones, puede hacer que la caldera se sobrecaliente, lo que resulta en costosas reparaciones de la caldera y fugas.
Aísla tu valor él-
Muchas instalaciones eliminan el aislamiento de las válvulas de la sala de calderas para el mantenimiento y nunca lo reemplazan porque es inconveniente. Por otro lado, exponer estas enormes válvulas al aire provoca una gran pérdida de calor y hace que la sala de calderas esté muy caliente. El uso de mantas extraíbles para aislar estas válvulas ahorra dinero y mejora la comodidad de la sala de calderas. La manta también limita el riesgo de quemaduras al tiempo que facilita el mantenimiento.
Precalentar el aire de combustión
Para las llamas, el quemador debe calentar el aire de combustión entrante. Si el aire entregado al quemador es más caliente, se requiere menos combustible para producir la misma cantidad de vapor en la caldera. Simplemente elevar la temperatura del aire fresco en 40 grados Fahrenheit puede ahorrar un 1% en las facturas de combustible. Incluso si nuestras tarifas de gas son históricamente bajas, pueden acumularse rápidamente si hace funcionar una caldera grande durante todo el día. En algunos casos, los precalentadores de aire pueden pagarse por sí mismos en tan solo un año.
Devolver el condensado a la caldera
Cuando el vapor transfiere calor y se condensa, se forma condensado. Sería irresponsable desperdiciar este precioso recurso. El agua limpia no contiene sólidos ni gases disueltos y puede ser reutilizada en calderas. Debido a que el agua ya se ha calentado, se necesita mucho menos combustible para convertirla de nuevo en vapor. La reutilización del condensado también puede reducir la cantidad de agua de reposición fría, productos químicos y tratamiento requeridos para la caldera. Finalmente, devolver el condensado al sistema de alimentación puede ahorrar en el tratamiento de aguas residuales y las facturas de aguas residuales.
Devolver el condensado a la caldera
Considere instalar un sistema de recuperación de condensado a alta presión en sus mayores consumidores de vapor para mejorar aún más la eficiencia de la caldera. Esto aumenta la presión del condensado. Dado que el condensado no parpadea, puede devolver más agua a la caldera a una temperatura más alta.
Controlar la velocidad de descarga
La purga elimina los contaminantes de la caldera, como la dureza del agua, y es necesaria para mantener limpias las superficies de la caldera. Por otro lado, la purga puede quitar calor del sistema. El agua ingresa al sistema a temperatura ambiente, se calienta a la temperatura de la caldera y luego se descarga a través de una purga. La purga continua es una característica de algunos sistemas de calderas y no cambia con la carga de la caldera. Para controlar el calor de las alcantarillas, la cantidad de purga debe limitarse a la cantidad requerida para controlar los sólidos disueltos. Utilice válvulas de purga automáticas para controlar los sólidos disueltos para obtener ahorros significativos en los costos. Al soplar la caldera regularmente, puede ahorrar mucha electricidad. Esto también reduce el riesgo de ensuciamiento que cause lesiones a la caldera.
Recuperación de calor de la purga de la caldera
La recuperación de calor de la purga de la caldera, como devolver el condensado a la caldera, puede mejorar la eficiencia de la caldera. Las válvulas de purga se utilizan para eliminar sustancias solubles e insolubles del agua de la caldera. Ayuda a evitar el ensuciamiento de la caldera al reducir el nivel de partículas disueltas en el agua de la caldera. Desafortunadamente, eliminar el agua caliente también desperdicia energía. Los intercambiadores de calor de purga, los tanques de flash o una combinación de ambos pueden ayudar a su sistema de caldera a recuperar parte de su energía. La eficiencia energética se mejora mediante el uso de la recuperación de calor para enfriar la purga y calentar el agua de reposición.
Esta publicación también incluye un PDF de la descripción de la eficiencia de la caldera, que puede descargar desde aquí. Tú también puedes Este increíble video Obtenga más información sobre las calderas y la eficiencia de combustión.
Comprar equipos o solicitar servicio
Al utilizar el servicio Linquip RFQ, puede recibir cotizaciones de una variedad de proveedores en múltiples industrias y geografías.
Haga clic aquí para solicitar una cotización a proveedores y prestadores de servicios
Saber más sobre Linquip